Diseño planta almidón yuca

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1 CAPÍTULO I DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO 1.1. INTRODUCCIÓN. Después de la celulosa, el almidón es el carbohidrato de mayor abundancia en la naturaleza. El almidón es una de las principales reservas de energía de las plantas y se encuentra en fuentes tan diversas como los cereales (maíz, trigo, cebada, arroz), la papa, la yuca y muchos otros cultivos. El almidón es el carbohidrato más importante en la actividad humana por su función alimenticia y por sus múltiples aplicaciones en la industria y el comercio. A diferencia de los almidones de cereales, que requieren procesos industriales muy tecnificados, los almidones de raíces y tubérculos (papa, batata, achira y yuca) son más fáciles de obtener, su obtención sólo requiere de molienda, tamizado, separación con agua, sedimentación y secado. El almidón está formado por una mezcla de dos compuestos, amilosa y amilopectina, que sólo difieren en su estructura. Las propiedades y características del almidón de distintos cereales y tubérculos son función de la proporción relativa de su contenido en amilosa y amilopectina. La influencia de este último constituyente es importante ya que cuanto mayor es el contenido de amilopectina el producto resulta más adhesivo, característica que se aprovecha extensamente como agente espesante, estabilizante y adhesivo tanto en la industria alimentaria como en otras industrias La importancia del almidón en la industria de alimentos consiste en que constituye una excelente materia prima para modificar la textura y consistencia de los alimentos. El almidón también tiene gran utilidad en una amplia variedad de productos no alimentarios. Por ejemplo pueden ser utilizados como: Adhesivos: gomas de cola de fusión, estampillas, encuadernación, sobres, etiquetas. Explosivos: adhesivo para la cabeza de los fósforos. Papel: recubrimientos de papel, pañales desechables. Construcción: aglutinante para tabiques de concreto, adhesivo para madera laminada. Metal: adhesivo de metal poroso, aglutinantes para núcleos de fundición. Textiles: acabado de telas, estampado. Cosméticos: maquillajes, cremas faciales. Farmacéuticos: revestimiento de cápsulas, agentes dispersantes. Minería: separación de minerales por flotación y sedimentación. Otros: películas de plásticos biodegradables, baterías secas, como aglutinante de materias primas en la fabricación de aislantes de asbesto y corcho. como agente espesante en la fabricación de tintes y pinturas, aglutinante en la fabricación de crayones, en la elaboración de fibra de vidrio. Se calcula que anualmente se extraen unos 60 millones de toneladas de almidón, para uso en una asombrosa variedad de productos: como agentes estabilizadores en sopas y

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CAPÍTULO I

DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO

1.1. INTRODUCCIÓN.

Después de la celulosa, el almidón es el carbohidrato de mayor abundancia en la naturaleza. El almidón es una de las principales reservas de energía de las plantas y se encuentra en fuentes tan diversas como los cereales (maíz, trigo, cebada, arroz), la papa, la yuca y muchos otros cultivos. El almidón es el carbohidrato más importante en la actividad humana por su función alimenticia y por sus múltiples aplicaciones en la industria y el comercio. A diferencia de los almidones de cereales, que requieren procesos industriales muy tecnificados, los almidones de raíces y tubérculos (papa, batata, achira y yuca) son más fáciles de obtener, su obtención sólo requiere de molienda, tamizado, separación con agua, sedimentación y secado. El almidón está formado por una mezcla de dos compuestos, amilosa y amilopectina, que sólo difieren en su estructura. Las propiedades y características del almidón de distintos cereales y tubérculos son función de la proporción relativa de su contenido en amilosa y amilopectina. La influencia de este último constituyente es importante ya que cuanto mayor es el contenido de amilopectina el producto resulta más adhesivo, característica que se aprovecha extensamente como agente espesante, estabilizante y adhesivo tanto en la industria alimentaria como en otras industrias

La importancia del almidón en la industria de alimentos consiste en que constituye una excelente materia prima para modificar la textura y consistencia de los alimentos.

El almidón también tiene gran utilidad en una amplia variedad de productos no alimentarios. Por ejemplo pueden ser utilizados como:

• Adhesivos: gomas de cola de fusión, estampillas, encuadernación, sobres, etiquetas. • Explosivos: adhesivo para la cabeza de los fósforos. • Papel: recubrimientos de papel, pañales desechables. • Construcción: aglutinante para tabiques de concreto, adhesivo para madera laminada. • Metal: adhesivo de metal poroso, aglutinantes para núcleos de fundición. • Textiles: acabado de telas, estampado. • Cosméticos: maquillajes, cremas faciales. • Farmacéuticos: revestimiento de cápsulas, agentes dispersantes. • Minería: separación de minerales por flotación y sedimentación. • Otros: películas de plásticos biodegradables, baterías secas, como aglutinante de

materias primas en la fabricación de aislantes de asbesto y corcho. como agente espesante en la fabricación de tintes y pinturas, aglutinante en la fabricación de crayones, en la elaboración de fibra de vidrio.

Se calcula que anualmente se extraen unos 60 millones de toneladas de almidón, para uso en una asombrosa variedad de productos: como agentes estabilizadores en sopas y

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alimentos congelados, revestimiento para pastillas y papel, adhesivo para estampillas y madera laminada, para el acabado de textiles, como materia prima para elaborar etanol e incluso como agente de cohesión en el concreto. Un 10% de ese almidón se produce con las raíces de la yuca, un cultivo más conocido por ser el alimento básico de millones de campesinos de bajos ingresos de África, Asia y América Latina. Dado que hoy se producen unos 200 millones de toneladas de raíces de yuca al año, la FAO considera que muchos países en desarrollo podrían fortalecer su economía rural, e incrementar los ingresos de los productores de yuca, mediante la conversión de esa materia prima de relativo bajo costo en almidones de elevado valor. En comparación con los almidones obtenidos de casi todas las demás plantas, es más claro y tiene más viscosidad, es muy estable en los productos alimentarios ácidos. También tiene propiedades óptimas para su uso en productos no alimentarios, como los farmacéuticos y los termoplásticos naturales. En América Latina y el Caribe está creciendo la producción comercial de almidón de yuca, con una fuerte tendencia a la producción de almidones modificados e hidrolizados, que obtienen precios más altos. Sin embargo, la extracción de almidón representa una parte muy pequeña del total de la producción de yuca. De toda la producción regional de raíz de yuca, entre el 60% y el 70%, que equivale a unos 40 millones de toneladas al año, se destina a la producción de alimentos tradicionales, y la región aporta apenas un 4% al suministro mundial de almidón de yuca (y produce un volumen mucho mayor de almidón de maíz). Casi la totalidad del almidón de yuca se elabora en fábricas pequeñas y medianas de las comunidades, con mano de obra intensiva, técnicas tradicionales, aunque hay algunas fábricas modernas y grandes en Brasil, Colombia y Venezuela. Si bien la FAO observa "una serie de oportunidades en la producción de almidón, que deberían aprovecharse" en la región, enumera algunas importantes limitaciones que afronta la industria, como la irregularidad en el suministro y la calidad desigual del producto terminado. La materia prima básica, la yuca, prospera en suelos fértiles, su ventaja comparativa con otros cultivos, es su capacidad para crecer en suelos ácidos, de escasa fertilidad, con precipitaciones esporádicas o largos períodos de sequía. Sin embargo, no tolera encharcamientos ni condiciones salinas del suelo. Es un cultivo de amplia adaptación ya que se siembra desde el nivel del mar hasta los 1 800 msnm, a temperaturas comprendidas entre 20 y 30 °C con una óptima de 24 °C, una humedad relativa entre 50% y 90% con una óptima de 72% y una precipitación anual entre 600 y 3 000 mm con una óptima de 1500 mm. El cultivo de la yuca tiene una gran importancia para la seguridad alimentaria y la generación de ingresos, especialmente en las regiones propensas a la sequía y de suelos áridos. Es el cuarto producto básico más importante después del arroz, el trigo y el maíz y es un componente básico en la dieta de más de 1 000 millones de personas. Entre sus principales características se destacan su gran potencial para la producción de almidón, su tolerancia a la sequía y a los suelos degradados y su gran flexibilidad en la plantación y la cosecha adaptándose a diferentes condiciones de crecimiento

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El cultivo de la yuca en nuestro país, es propio de la región de los llanos tropicales, especialmente de los departamentos de Beni y Santa Cruz pero también son tierras aptas para el cultivo los demás llanos y algunos valles de nuestro país, debido a su aclimatación, tolerancia a la sequía y suelos degradados. La superficie cultivada anual de yuca se aproxima a las 40 mil hectáreas, por su parte la producción, se ubica por encima de las 390 mil toneladas/año. La producción nacional se basa en el cultivo de variedades locales como la Rama Negra, Gancho, Moja Roja, Moja Amarilla y la Taporita. El proceso general de extracción de almidón de yuca que se emplea en Bolivia es sencillo, las operaciones de lavado, rallado y tamizado se han mecanizado, aunque en algunas regiones todavía se hacen a mano. La tecnología empleada en ellas, no varía mucho entre un sitio y otro y conserva un estilo tradicional. 1.2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

- Casi la totalidad de producción de almidón de yuca en nuestro país se elabora en fábricas pequeñas y medianas de las comunidades, con mano de obra intensiva, técnicas tradicionales y bajo rendimiento.

- Según un estudio de mercado, la industria boliviana importa casi en su totalidad los almidones nativos y modificados que precisa en sus procesos productivos, por lo tanto se tiene una demanda insatisfecha en el mercado nacional.

- Actualmente los inversionistas privados no se interesan en este rubro debido a la escasa calidad del almidón producido con las variedades de yuca sin mejorar que cultivan muchos campesinos, y por la falta de seguridad del suministro. Cuando los precios de la yuca fresca son elevados, los agricultores prefieren venderla como alimento.

- Existen grandes extensiones de superficie nacional cultivable al que no se les da un óptimo aprovechamiento, que podría ser utilizado para la producción de productos agrícolas rentables e industriales tales como la yuca.

- La mayor parte de la sociedad boliviana que vive en condiciones de pobreza, pertenecen al sector rural de nuestro país, debido entre muchas otras cosas, que especies de raíces y tubérculos tales como la yuca están dejando de ser cultivados por la falta de mercados y alternativas tecnológicas de procesamiento.

1.3. OBJETIVOS

1.3.1. OBJETIVO GENERAL

- El diseño de una planta productora de almidón a partir de yuca, rentable y de beneficio social, que sea capaz de producir almidón de buena calidad y competividad, destinada a satisfacer el mercado nacional, con proyecciones para el mercado internacional.

1.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

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- Identificar y definir la mejor alternativa tecnológica y proceso productivo, para lograr un producto de calidad, que genere un buen rendimiento, económicamente factible y de mínimos efectos contaminantes.

- Elaborar un diagrama de flujo cualitativo y cuantitativo que represente el proceso productivo seleccionado.

- Seleccionar y caracterizar los materiales y equipos necesarios para el correcto funcionamiento de la planta.

- Realizar un diseño detallado del equipo principal requerido en el proceso productivo.

- Hacer una estimación económica para determinar las inversiones requeridas para la puesta en marcha de la planta industrial.

- Implementación óptima de la planta.

1.4. LIMITACIONES

La planta deberá ser ubicada en la región oriental del país, específicamente donde se encuentren las unidades de producción agropecuaria de la yuca, para un abastecimiento eficiente de la materia prima, la ubicación exacta se definirá atendiendo las siguientes limitaciones:

- Deberá contarse con medios y vías de transporte

- Disponibilidad de mano de obra

- Costo y disponibilidad de terrenos

- Posibilidad de desprenderse de los desechos

- Disponibilidad de agua, energía y otros suministros

Respecto al tamaño de la planta y su capacidad productiva, esta será limitada por los siguientes aspectos:

- El volumen de producción deberá encontrarse dentro de los márgenes de la demanda insatisfecha del mercado.

- Aspectos relacionados con el abastecimiento de materia prima, insumos, materiales, equipos, personal suficiente, etc.

- Disponibilidad de recursos financieros

1.5. JUSTIFICACIÓN

Un producto muy competitivo. Como cultivo, la producción de yuca tiene ventajas, como su gran rendimiento por hectárea, tolerancia a la sequía y a los suelos degradados, y una gran flexibilidad para la siembra y la cosecha. Como fuente de almidón, la yuca es muy competitiva: la raíz contiene más almidón, por peso en seco, que casi cualquier otro cultivo alimentario, y su almidón es fácil de obtener con tecnologías sencillas. Los precios de exportación, que hoy rondan los 225 dólares EE UU por tonelada en el caso del almidón de yuca superfino de Tailandia, son constantemente más bajos que los del almidón de la papa, el maíz y el trigo, que se produce en la Unión Europea y en los Estados Unidos.

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En África se percibe un interés creciente en el uso de almidón de yuca producido localmente para sustituir las importaciones. Recientemente se han creado establecimientos para producir almidón de yuca en Uganda, Tanzanía y Madagascar, mientras que en Malawi la industria ha mostrado interés en comprar almidón de yuca local para utilizar en la elaboración de papel, cartón, dulces y otros alimentos. Asimismo, el principal país productor de yuca de la región, Nigeria, recientemente anunció un ambicioso programa para producir combustible biológico de etanol a partir de la yuca. Proporcionar mayores incentivos a la producción. Las políticas del gobierno no se orientan al fomento de la producción de almidón de yuca, aunque muchos países importan almidones que se podrían producir internamente con la yuca. Además, no existe tradición de investigación estatal con valor añadido, y el sector privado no quiere invertir en investigar para mejorar la tecnología del almidón de la yuca por falta de protección a través de una patente. En Bolivia donde se cuenta con algunas plantas industrializadoras de la yuca, el transporte inadecuado, el mal funcionamiento de la energía eléctrica y la falta de personal capacitado determinan que esta producción sea ineficaz y que no sea competitiva mundialmente. Para establecer una fábrica moderna de almidón se necesita un capital de entre 8 y 10 millones de dólares, además de una considerable financiación adicional para cubrir los gastos corrientes en los primeros años de actividad. Actualmente los inversionistas privados no se interesan debido a la escasa calidad del almidón producido con las variedades de yuca sin mejorar que cultivan muchos campesinos y por la falta de seguridad del suministro. Cuando los precios de la yuca fresca son elevados, los agricultores prefieren venderla como alimento. Además el abastecimiento de la materia prima no puede depender en exclusiva de los pequeños productores. Se necesita una producción por contrato organizada y grandes plantaciones que utilicen variedades de alto rendimiento, tecnologías de postcosecha capaces de elaborar grandes volúmenes de materia prima y un buen conocimiento de la cadena del producto Satisfacer la demanda interna. Un estudio de los mercados mundiales de yuca revela que los países tropicales importan anualmente almidón de maíz y sus derivados por un valor superior a 80 millones de dólares. En muchos países, señala el estudio, casi todas estas importaciones podrían sustituirse con almidón de yuca local o, más sencillamente, incluso con harina de yuca de buena calidad. Según un estudio de mercado a nivel nacional realizado por el CIAAA, (Centro de Investigaciones Agrícolas y Agroindustriales) la industria boliviana importa casi en su totalidad los almidones nativos y modificados, que precisa en sus procesos productivos más de 13 700 TM/año, a razón de unos 300 - 1000 $US/TM. Seguir el ejemplo tailandés. La clave del futuro de la yuca en los mercados mundiales e internos de almidón, será incrementar la eficacia y mejorar la calidad, y reducir los costos de producción. Para lograr un modelo de fomento eficaz de la industria de la yuca, los

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países africanos y latinoamericanos tienen que tener en cuenta el ejemplo de Tailandia, el primer productor del mundo. La industria tailandesa comenzó hace más de 50 años y creció aceleradamente en el decenio de 1990, cuando limitaciones del mercado redujeron agudamente las importaciones europeas de hojuelas de yuca seca, utilizadas como pienso. El elemento central de un programa del gobierno para promover el almidón de yuca, fue la introducción de variedades muy productivas, obtenidas de cruces de germoplasma local y latinoamericano. Para 1996, la yuca mejorada llegó a ocupar unas 380 000 hectáreas, o casi una tercera parte de la superficie dedicada en Tailandia a este cultivo, y hoy se producen hasta 20 toneladas de raíces por hectárea de esta variedad mejorada. Tailandia actualmente utiliza en torno al 50% de la producción anual de raíz de yuca, equivalente a unos 18 millones de toneladas, para obtener en torno a dos millones de toneladas de almidón. La mitad se destina a industrias alimentarias y no alimentarias del país, y el resto se exporta, sobre todo a Japón y Taiwán, y cada vez más como almidón modificado de valor más elevado, para aplicaciones especiales. El país también está estudiando un prometedor mercado nuevo para su almidón: como materia prima para producir etanol, destinado al uso como combustible natural. La empresa petrolera principal de Tailandia anunció un estudio de viabilidad para construir una fábrica que utilice la yuca para producir un millón de litros de etanol diarios. Tailandia ha demostrado lo que se puede lograr aprovechando la mano de obra barata, el bajo costo del transporte y la comercialización eficaz de los productos, si más países contemplaran la yuca como producto estratégico y básico para la industria, favorecería el desarrollo de sus sectores alimentario, agrícola e industrial, además de contribuir al empleo rural y urbano.

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CAPÍTULO II

TAMAÑO DEL PROYECTO

2.1. FACTOR MATERIA PRIMA

La producción de yuca ha venido fluctuando año tras año, pero a partir del año 2001 la producción va en incremento, este fenómeno ocurre principalmente en el departamento de Santa Cruz, que puede explicarse por el rápido crecimiento demográfico de esta región; sin lugar a dudas también influye el hecho de que este departamento es el que tiene el mayor consumo per cápita de yuca en el país.

En Bolivia se produjo 382785 toneladas métricas de raíces de yuca, correspondientes a la gestión 2008, los datos históricos de producción se resumen en la siguiente tabla:

CUADRO 1.- Producción, superficie cultivada y rendimiento de la yuca en Bolivia

AÑO AGRÍCOLA PRODUCCIÓN TM

SUPERFICIE CULTIVADA Ha

RENDIMIENTO TM/Ha

1995 298772 33099 9,03 1996 301779 33404 9,03 1997 314988 33599 9,37 1998 307889 33883 9,09 1999 328198 33616 9,76 2000 342261 34559 9,90 2001 335131 34570 9,69 2002 345850 35214 9,82 2003 354962 35547 9,99 2004 362866 35883 10,11 2005 370482 36366 10,19 2006 371280 36432 10,19 2007 360577 36631 9,84 2008 382785 37350 10,25

Fuente: INE (Producción y superficie cultivada por año agrícola según cultivos)

A fin de determinar el tamaño del presente proyecto, proyectamos la producción nacional aparente hasta el año 2020, con base a los últimos años de producción mostrados en el cuadro anterior; pronosticamos una producción ascendente, manteniendo la última tendencia observada en los últimos años:

CUADRO 2.- Proyección de la producción de yuca en Bolivia

AÑO AGRÍCOLA

PRODUCCIÓN

TM 2009 389172

2010 395559

2011 401945

2012 408332

2013 414719

2014 421105

2015 427492

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2016 433878

2017 440265

2018 446652

2019 453038

2020 459425

2010 395559

2011 401945

2012 408332

2013 414719

2014 421105

2015 427492

2016 433878

2017 440265

2018 446652

2019 453038

2020 459425 Fuente: Elaboración propia en base al cuadro 1

Según nuestras proyecciones el año 2012 (año en el que se pretende iniciar las operaciones de producción) tendríamos una producción de 408332 TM de yuca, pero debemos tener en cuenta que debido a muchos factores no se usará el total de la producción de yuca para la producción de almidón, pues una parte debe ser destinada para el consumo de la población.

También la yuca se destina a algunas pequeñas y medianas industrias que ya emprendieron en este rubro, se carece de información detallada en cuanto a la capacidad de producción de estas empresas así como sus perspectivas de expansión, sin embargo se conoce acerca de dos empresas productoras de almidón de yuca, que son las más importantes en el país: la Industria de almidón “Brasillis” que actualmente sólo utiliza un 30% de su capacidad de producción (1.000 toneladas de yuca al año) y la industria “La Palomita” que está procesando cerca de 800 toneladas anuales, este consumo vendría a representar sólo el 0,5% de la producción nacional calculado para el 2010, por lo que no se tomarán en cuenta, las demás industrias consideradas de pequeño consumo no influirán mucho en este análisis.

Consiguientemente, a las metas de producción vamos a disminuirle una cantidad que se destinará para el consumo directo, considerando el consumo per cápita de yuca en la población, que se muestra a continuación:

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CUADRO 3.- Consumo per cápita de yuca en Bolivia

Región Cantidad de yuca

consumida (kg/persona/año)

Santa Cruz 18,6 Cochabamba 9,1 La Paz 3,7 Chuquisaca 7,4 Oruro 1,2 Potosí 1,1 Tarija 9,2 Beni 15,7 Pando 16,3 BOLIVIA 8,9

Fuente: INE

Luego encontramos las proyecciones del consumo de yuca, multiplicando las proyecciones de la población en Bolivia con el consumo per cápita nacional:

CUADRO 4.- Proyección de la población en Bolivia

Año Población 2000 8427847

2001 8626882

2002 8826441

2003 9026397

2004 9226623

2005 9426991

2006 9627373

2007 9827643

2008 10027671

2009 10227332

2010 10426497

2011 10625039

2012 10822831

2013 11019744

2014 11215651

2015 11410426

2016 11603940

2017 11796065

2018 11986675

2019 12175641

2020 12362837

Fuente: Elaboración propia en base a datos del INE

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CUADRO 5.- Proyección del consumo de la yuca en Bolivia

Año Consumo TM 2009 91023

2010 92796

2011 94563

2012 96323

2013 98076

2014 99819

2015 101553

2016 103275

2017 104985

2018 106681

2019 108363

2020 110029

Fuente: Elaboración propia en base a los cuadros 3 y 4

Veremos en el cuadro siguiente las cantidades que se podrían distribuir para la nueva industria, restando a la producción total el consumo como alimento, siempre tomando en cuenta que no se considera el pequeño porcentaje (0,5%) que estuviera siendo destinada a las empresas que ya se encuentran en el rubro.

CUADRO 6.- Proyección de la yuca disponible

Año Yuca disponible TM 2009 298149 2010 302763 2011 307382 2012 312009 2013 316643 2014 321286 2015 325939 2016 330603 2017 335280 2018 339971 2019 344675 2020 349396

Fuente: Elaboración propia en base a los cuadros 2 y 5

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De acuerdo a lo anterior se podría definir el tamaño del proyecto para procesar hasta 312009 toneladas métricas anuales, de las cuales se podría obtener 96723 TM de almidón (265 TM diarias, que viene a ser mucho); como conclusión el suministro de materias primas no es ninguna limitante para el presente proyecto.

2.2. FACTOR DEMANDA DEL PRODUCTO

Para la “Planta de almidón de yuca” se ha considerado que el mercado de consumo sea el mercado nacional, por el hecho de que la industria boliviana importa casi en su totalidad los almidones nativos y modificados que precisa en sus procesos productivos, más de 54 000 TM/año, a razón de unos 300 - 1000 $US/TM.

Debido a que no se conoce el comportamiento del consumo de almidón en el tiempo pasado, es decir, la demanda del producto o servicio que hubo en años anteriores entonces se debe considerar para el análisis la demanda actual utilizando para ello el método del consumo aparente.

Tomando este criterio se define al consumo aparente como:

Donde:

A nivel consumidor final, el mercado nacional tiene como principales proveedores a países vecinos como Brasil y Argentina mediante las “Refinerías de Maíz Duryea”, empresas fabricantes de maicena, que representan el producto en cajas de cartón de 1 kg, 800, 400 y 200 g, que son introducidas mayormente por contrabando.

“Industrias Venado” de la ciudad de La Paz, importa almidón de maíz y la envasa en cajas de cartón con las mismas especificaciones técnicas arriba mencionadas, distribuyendo bajo licencia de C.P.C. Internacional INC New York, esta importación es legal.

Para este análisis disponemos de datos de las importaciones de almidón, que se presentaron en el año 2009:

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CUADRO 7.- Detalle sobre las importaciones de almidón, año 2009

Producto País (Origen para las importaciones)

Peso bruto (Kg)

ALMIDÓN DE TRIGO TOTAL 189546 BRASIL 85000 COREA DEL SUR 21 ALEMANIA 1 ESPAÑA 918 ESTADOS UNIDOS 1 FRANCIA 19640 ANTILLAS HOLANDESAS

15190

MEXICO 82 PAÍSES BAJOS 19717 PARAGUAY 4709 ARGENTINA 44267

ÁLMIDON DE MAÍZ TOTAL 33165604 BRASIL 12148888 COLOMBIA 227 CHILE 212099 CHINA 16660 ALEMANIA 1798 ESTADOS UNIDOS 2057 ITALIA 318 JAPÓN 19 MEXICO 4083720 PAÍSES BAJOS 22417 PERÚ 1782609 ARGENTINA 14894792

FÉCULA DE PAPA TOTAL 134138 BRASIL 253 CHINA 49 ALEMANIA 22500 DINAMARCA 6 ESTADOS UNIDOS 42960 PAÍSES BAJOS 42881 PERÚ 11794 ARGENTINA 13695

FÉCULA DE YUCA TOTAL 20767832 BRASIL 16711200 COREA DEL SUR 8 CHILE 2750 ESTADOS UNIDOS 11 JAPÓN 106 PARAGUAY 4053757

LOS DEMÁS ALMIDONES Y FÉCULAS

TOTAL 145951 BRASIL 48913 CHILE 4 CHINA 422 ALEMANIA 23068 ESPAÑA 9 ESTADOS UNIDOS 20009 INDIA 22 PAÍSES BAJOS 20301 PERÚ 840 ARGENTINA 32363

TOTAL 54403071 Fuente: INE

Luego la importación total del 2009 es de:

��������ó � 54403071 Kg = 54403 TM

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Pese a existir un déficit en el aprovisionamiento de almidón para el consumo nacional, se da el fenómeno de exportación, tal vez debido a una mejor remuneración en el mercado internacional.

CUADRO 8.- Detalle sobre las exportaciones de almidón, año 2009

Producto Departamento Peso bruto (Kg) ÁLMIDON DE MAÍZ TOTAL 1787,30

SANTA CRUZ 4,30 LA PAZ 1580,00 COCHABAMBA 203,00

FÉCULA DE PAPA TOTAL 242,00 COCHABAMBA 242,00

FÉCULA DE YUCA TOTAL 86017,50 SANTA CRUZ 55250,00 LA PAZ 376,68 COCHABAMBA 30390,82

LOS DEMÁS ALMIDONES Y FÉCULAS

TOTAL 1614,00 COCHABAMBA 1473,00 ORURO 141,00

TOTAL 89660.8 Fuente: INE

Luego la exportación total del 2009 es de:

� ������ó � 89660,8 Kg = 90 TM

Para determinar la oferta nacional, se conoce acerca de dos empresas productoras de almidón de yuca, que son las más importantes en el país y representan el 90% de la producción nacional: la Industria de almidón “Brasillis” en Santa Cruz, que actualmente sólo utiliza un 30% de su capacidad de producción (1.000 toneladas de yuca al año) y la industria “La Palomita” , ubicada en la ciudad de Cochabamba, que está procesando cerca de 800 toneladas anuales, estas industrias estarían abasteciendo de almidón a partir de yuca, a industrias alimenticias y también promocionan este producto en envases de cartón y polietileno a la población en general, que puede destinarse al rubro de la pastelería y panadería, tomando en cuenta que de 1 Kg de yuca puede obtenerse máximo 310 g de almidón, la producción de ambas empresas entonces sería de 560 toneladas de almidón anuales, y como participan con el 90% de la producción, entonces la producción nacional total es de 622 TM de almidón anuales.

Reemplazando en la ecuación del consumo aparente:

�� � 622 � 54403 � 90

�� � 54935 �� (año 2009)

Teniendo en cuenta las condiciones de mercado en que se permite la libre importación de almidones (y se estima que seguirá así), se puede considerar que la demanda de este producto corresponde al consumo realizado, aclarando que los almidones a excepción de los almidones modificados son sustituibles.

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Para encontrar las proyecciones de la demanda en el futuro, se asume que crecerá proporcionalmente al crecimiento demográfico de la población, en la siguiente tabla se muestra la proyección de la demanda:

CUADRO 9.- Proyección de la demanda de almidones en Bolivia

Año Población (Hab.) Demanda (TM) 2009 10227332 54935 2010 10426497 56005 2011 10625039 57071 2012 10822831 58134 2013 11019744 59191 2014 11215651 60244 2015 11410426 61290 2016 11603940 62329 2017 11796065 63361 2018 11986675 64385 2019 12175641 65400 2020 12362837 66406

Fuente: Elaboración propia en base al cuadro 4 y el consumo aparente del 2009

Para el año 2012 entonces, año en el que se piensa en iniciar las operaciones de producción en la planta, la demanda de almidones sería de 58134 TM

2.3. FACTOR TECNOLOGÍA

El Tamaño también está en Función del Mercado de maquinarias y equipos, porque el número de unidades que pretende producir el Proyecto depende de la disponibilidad y existencias de activos de capital. En algunos casos el Tamaño se define por la Capacidad estándar de los equipos y maquinarias existentes, las mismas que se hallan diseñadas para tratar una determinada cantidad de productos, entonces, el proyecto deberá fijar su tamaño de acuerdo a las especificaciones técnicas de la maquinaria. En otros casos el grado de tecnología exige un nivel mínimo de producción, por debajo de ese nivel es aconsejable no producir porque los costos unitarios serian tan elevados que no justificaría las operaciones del proyecto.

Para tomar en cuenta el aspecto tecnológico, tomaremos como base de referencia la producción de almidón de yuca, en las industrias almidoneras a partir de yuca de países sudamericanos, con los cuales nuestro país tiene cierta similitud, en el aspecto tecnológico, y además puede tener acceso a los equipos usados en estos países.

Se conoce que en la Argentina hay plantas que producen hasta 100 toneladas diarias de almidón (36000 TM/año), estas plantas son medianamente tecnificadas y utilizan otro tipo de proceso para la obtención de almidón que consume menores cantidades de agua, otra en Brasil procesa 30 toneladas de yuca cada hora (54000 TM/año de almidón), en muchos países sudamericanos se produce almidón de yuca a pequeña escala y de forma artesanal, esto nos da la referencia de que se puede industrializar la yuca a gran o pequeña escala, sin que la disponibilidad de la maquinaria o tecnología sea un factor limitante.

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2.4. TAMAÑO PROPUESTO:

Analizados los puntos anteriores, se determina el Tamaño del Proyecto considerando: El volumen de producción, cuyo componente deberá encontrarse dentro de los márgenes de la demanda de almidones en el mercado. Los aspectos relacionados con el abastecimiento de materia prima no condicionan el proyecto, materiales y equipos pueden adquirirse, personal suficiente se tiene, pero la demanda de 58134 TM por año sería un factor condicionante.

Al considerar la eventualidad de que exista la posibilidad de captar la atención de los consumidores, diferenciando el producto del proyecto con relación al producto de la competencia, no se pretende ganar todo el mercado.

Por tal motivo, proyectándose que el nuevo producto captará el 35% del mercado de almidones, posibilidad que se considera entre optimista y aceptable, el tamaño del proyecto sería de:

Q = 20000 TM/año de producto .

Page 16: Diseño planta almidón yuca

16

CAPÍTULO III

LOCALIZACIÓN DE LA PLANTA

La localización adecuada de la empresa puede determinar el éxito o fracaso de un negocio, por ello, la decisión acerca de dónde ubicar el proyecto obedecerá no solo a criterios económicos, sino también a criterios estratégicos, institucionales, incluso de preferencias emocionales. Con todos ellos sin embargo, se busca determinar aquella localización que maximice la rentabilidad del proyecto.

Para el caso del presente proyecto, tomando en cuenta los factores tales como, antecedentes industriales, y factor dominante como la materia prima, se aplica el “Modelo Cualitativo por Puntos”, que solo considera factores cualitativos debido a que no se disponen muchos datos cuantitativos del proyecto, tales como inversión en la maquinaria, obras civiles y terrenos; consumo y costos de energía eléctrica, agua y otros servicios.

3.1. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA LOCALIZACIÓN

Los factores más importantes son:

- Disponibilidad de materias primas - Cercanía del mercado - Transporte - Energía eléctrica - Suministro de agua - Disponibilidad de mano de obra - Medio ambiente

A continuación, se asignan coeficientes de ponderación a cada factor de localización, en una forma directamente proporcional a su importancia relativa, también, en la siguiente tabla observamos, otros factores más, aparte de los descritos para una mejor evaluación.

3.2. PRESENTACIÓN DE PROPUESTAS

Para la localización de la planta se tomó en cuenta cuatro departamentos de Bolivia, tomando en especial interés la cercanía del mercado y el abastecimiento de la materia prima, los departamentos son La Paz, Cochabamba, Santa Cruz y Beni. La planta preferentemente se localizará cerca a las capitales de departamento, para contar con los servicios necesarios.

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3.3. EVALUACIÓN DE PROPUESTAS

CUADRO 10.- Localización de la Planta: Factores de ponderación (rango 1-10)

Factores Peso

Evaluación de alternativas Total

La Paz Cbba Santa

Cruz Beni La Paz Cbba

Santa

Cruz Beni

Suministro de Materias Primas

Disponibilidad 10 5 8 10 10 50 80 100 100

Calidad 5 7 8 9 8 35 40 45 40

Mercado 10 9 8 10 5 90 80 100 50

Transporte

Terrestre 8 9 9 9 8 72 72 72 64

Costo de transporte 8 8 8 7 8 64 64 56 64

Suministro de Energía Eléctrica

Seguridad de servicio 7 10 10 10 7 70 70 70 49

Costo 5 10 8 8 5 50 40 40 25

Suministro de agua

Seguridad de servicio 7 9 7 10 7 63 49 70 49

Costo 5 9 7 8 8 45 35 40 40

Mano de obra

Disponibilidad 7 10 9 10 7 70 63 70 49

Costo mano de obra 5 9 7 7 8 45 35 35 40

Medio ambiente

Clima 5 9 8 6 6 45 40 30 30

Infraestructura

Áreas para instalación

5 9 9 10 8 45 45 50 40

TOTAL 744 713 778 640

El análisis favoreció al departamento de Santa Cruz, ubicado en la región oriental de nuestro país, como lo demuestran las conclusiones que se resumieron en la siguiente tabla:

Page 18: Diseño planta almidón yuca

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CUADRO 11.- Localización de la Planta: Resultados de factores

Departamento Puntaje Total

La Paz 744

Cochabamba 713

Santa Cruz 778

Beni 640 Fuente: Elaboración propia en base a las puntuaciones de la tabla anterior

2.4 JUSTIFICACIÓN DE LOS PUNTAJES

2.4.1 Suministro de materias primas

Según el cuadro adjunto, los departamentos de Santa Cruz y Cochabamba son los que presentan mayor producción de yuca, luego siguen en orden de importancia La Paz, Beni y Pando, los departamentos de Tarija y Chuquisaca en menor proporción. En Oruro y Potosí no se cultiva la yuca.

CUADRO 12.- Porcentaje de participación en la producción de yuca en Bolivia

Departamento Porcentaje de la producción %

Santa Cruz 52,66

Cochabamba 13,10

La Paz 10,94

Beni 10,41

Pando 9,81

Tarija 1,86

Chuquisaca 1,21 Fuente: Elaboración propia en base a datos del INE

Se debe mencionar sin embargo que en el caso de La Paz, los cultivos de yuca se encuentran muy alejados de la ciudad capital, lugar de propuesta para la localización de la planta, factor que influirá en el puntaje.

Respecto a la calidad de materia prima, en el departamento de Santa Cruz y recientemente en Cochabamba, con el asesoramiento de varias instituciones locales, nacionales e internacionales, se está apoyando a los productores, en el mejoramiento y uso de nuevas variedades de yuca. 2.4.2 Transporte y vías de comunicación

La comunicación terrestre, se toma en cuenta de forma prioritaria para el abastecimiento de materias primas a la planta como para la posterior distribución del producto, las carreteras deben asegurar el transporte a un menor tiempo y costo de traslado, además se debe recordar que la raíces de yuca se deterioran rápidamente y deben ser trasladadas a la planta en el menor tiempo posible.

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19

En este ámbito, en el país contamos con carreteras asfaltadas que unen las capitales de los cuatro departamentos con todo el país.

Respecto al costo del transporte, este es proporcional al costo de los combustibles.

CUADRO 13.- Precios promedio de los combustibles año 2009

Combustible UNIDAD Departamento La Paz Cochabamba Santa Cruz Beni

Gasolina especial

Litro 3.73 3.74 3.76 3.74

Diesel Litro 3.72 3.72 3.78 3.72

Gas natural Metro cúbico

1.67 1.66 1.66 -

Fuente: INE (Estadísticas de precios)

2.4.3 Mercado

Los costos de los productos se ven afectados por la ubicación de la planta hacia los puntos de distribución, si el mercado está muy lejos de la planta se tendrá costos adicionales de operación, principalmente para la comercialización, al respecto se ven favorecidos los departamentos de La Paz, Cochabamba y Santa Cruz, puesto que en ellos se tiene una gran cantidad de población y también en ellos se ubican las más grandes plantas industriales de Bolivia que demandan el producto. Un indicativo sobre el tamaño de mercado en estas cuatro regiones del país, podría ser la cantidad de almidón que importaron para el año 2009:

CUADRO 14.- Importaciones de almidón por departamentos en Kg (año 2009)

Producto La Paz Cochabamba Santa Cruz Beni Almidón de trigo

105 61933 127508 0

Almidón de maíz

10167232 46740 20090620 0

Fécula de papa

76930 56561 647 0

Fécula de yuca

75619 57973 20471959 135281

Los demás almidones y féculas

61966 0 50111 3515

TOTAL 10381852 223207 40740845 138796 Fuente: INE (Importaciones y exportaciones)

Como se puede apreciar el mejor mercado es Santa Cruz, que es casi cuatro veces más grande que el mercado paceño, que ocupa el segundo puesto, muy por debajo están los departamentos de Cochabamba y Beni.

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2.4.4 Suministro de energía eléctrica

La energía eléctrica necesaria para el proyecto puede ser suministrada por las entidades privadas en los cuatro departamentos, pero los costos de esta y la seguridad en el servicio varían de un lugar a otro

Las tarifas y la calidad de servicios que reciben en cada uno de los departamentos varía. De acuerdo con las Superintendencias de Electricidad y de Saneamiento Básico, Beni es el que paga la tarifa más alta por la luz eléctrica .En Trinidad es una empresa estatal la que genera la energía, pero la que distribuye es una privada, lo que muestra que el sistema de derecho propietario de las empresas es variado en el país. En Bolivia existen 92 empresas que generan energía eléctrica, entre cooperativas, empresas públicas y privadas, incluso comunitarias, pero sólo seis son parte del sistema interconectado nacional que comprenden La Paz, Cochabamba, Sucre, Santa Cruz y Oruro. La ventaja de los que están interconectados al sistema nacional es que se cuenta con mejor servicio y a más bajo costo, porque cuentan con hidroelectricidad y termoelectricidad. Los sistemas aislados son más caros, pese a que en muchos casos tiene el combustible subvencionado, porque el costo operativo es mucho más elevado.

CUADRO 15.- Precio de energía eléctrica 2003(en bolivianos/Kilo-watts hora)

Tipo de

usuario

Departamento

La Paz Cochabamba Santa Cruz Beni

Doméstico 0,43 0,50 0,47 0,74

General 0,67 0,66 0,73 1,01

Industria

pequeña

0,49 0,47 0,39 0,88

Industria

grande

0,33 0,28 0,38 0,75

Alumbrado

público

0,48 0,50 0,57 0,96

Fuente: INE (Estadísticas de la Actividad de Energía Eléctrica, Gas y Agua, 1997-2006)

2.4.5 Suministro de Agua

En el presente proyecto el agua es necesaria tanto para la producción como para la limpieza, La Paz y Santa cruz tienen buena disponibilidad de este servicio, en cambio en Cochabamba se sufre desabastecimiento y en el Beni no existen suficientes redes de distribución.

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CUADRO 16.-Precio de consumo de agua potable 2003 (en bolivianos/metro cúbico)

Tipo de

usuario

Departamento

La Paz Cochabamba Santa Cruz Beni

Residencial 1,89 3,21 2,49 2,15

Industrial 7,90 7,23 5,25 6,24

Comercial 6,49 7,43 3,87 4,68

Oficial 7,65 3,68 2,23 3,98 Fuente: INE (Estadísticas de la Actividad de Energía Eléctrica, Gas y Agua, 1997-2006)

2.4.6 Mano de obra

Por ser las ciudades de La Paz, Santa Cruz y Cochabamba muy pobladas se asume buena disponibilidad de mano de obra, respecto al costo de la mano de obra, se considera que es proporcional al costo de vida que se tiene en estas regiones, por lo que se conoce, el costo de vida es más alto en Santa Cruz y Cochabamba, en cambio es un poco más bajo en La Paz y el Beni.

2.4.7 Medio ambiente

Respecto del medio ambiente, nos referimos a las condiciones del clima. En los departamentos de Santa Cruz y Beni se tiene un clima cálido y elevados porcentajes de humedad, así como precipitaciones pluviales que afectaría la corrosión de los equipos y el deterioro de las raíces de yuca, que es muy sensible a la descomposición, en Cochabamba tenemos situaciones similares pero en menor grado, en la región andina de La Paz el clima frío y seco permitiría el mejor almacenamiento de la materia prima.

2.4.8 Infraestructura

En cuanto a infraestructura La Paz, Cochabamba y Santa Cruz poseen buenos lugares como zonas industriales y buena disponibilidad de servicios auxiliares, lo mismo ocurre en el departamento del Beni, pero el riesgo de inundaciones que se vivió en los últimos tiempos hace que esto no sea tan conveniente.

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CAPÍTULO IV

PROCESO PRODUCTIVO

4.1 DESCRIPCIÓN DE LA MATERIA PRIMA

La principal y podría decirse única materia prima a utilizar, son las raíces frescas de yuca. 4.1.1. LA YUCA

La yuca (Manihot esculenta Crantz) es una especie de raíces amiláceas que se cultiva en los trópicos y subtrópicos. A pesar de que es uno de los cultivos alimenticios más importantes de los países tropicales, fuera de ellos es muy poco conocida.

La yuca es originaria de América tropical. Antes de 1600, los exploradores portugueses la llevaron a África y Asia. La yuca se siembra hoy en 92 países donde alimenta a más de 500 millones de personas.

FIGURA 1.- Planta y raíz de yuca

4.1.1.1. Planta y cultivo

Hay actualmente más de 5000 variedades de yuca y cada una tiene características peculiares. Sus flores (masculina y femenina) son pequeñas y la polinización cruzada es frecuente. El fruto es dehiscente y las semillas pequeñas y ovaladas. La raíz es cónica y tiene una corteza externa y otra interna (de color blanco o rosado). Los tallos maduros se cortan en estacas de 7 a 30 cm de longitud, con las cuales se propaga la planta. En condiciones experimentales y en monocultivo, la yuca rinde hasta 90 t/ha de raíces (25 a 30 t/ha de materia seca); sin embargo, el rendimiento promedio, en condiciones reales (suelos marginales, climas severos y asociación con otros cultivos) es de 9.8 t/ha en el mundo (12.4 t/ha en América Latina). Con una tonelada (1000 kg) de yuca fresca se pueden obtener 280 kg de harina o 230 kg de almidón o 350 kg de trozos secos o 170 litros de alcohol. Aunque la yuca es un cultivo resistente, puede sufrir tres enfermedades importantes: el añublo bacteriano (en hojas y tallos), las pudriciones de la raíz, y el virus del mosaico africano (en Africa solamente). Varios insectos chupadores (ácaro verde, piojo harinoso,

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mosca blanca) y algunos fitófagos (gusano cachón) atacan las hojas; una chinche y un piojo subterráneo dañan a veces las raíces. La yuca tolera la sequía (sin reducir su producción) porque posee tres características particulares: los estomas se cierran cuando el aire está seco, las raíces extraen agua del suelo profundo (hasta 2.5 m), y su sistema fotosintético fija el carbono atmosférico aun disponiendo de poca agua (en estrés hídrico prolongado). Este cultivo sobrevive en suelos escasos en fósforo porque establece asociaciones (micorriza) con hongos que suministran ese elemento; también se desarrolla en suelos ácidos (con aluminio). La yuca no tolera un suelo inundado. Las raíces pueden cosecharse a los 7 meses de plantado el cultivo y pueden permanecer en el suelo hasta 3 años. Una vez cosechadas se deterioran en 3 ó 4 días; por tanto, deben consumirse o procesarse sin demora. La yuca no se debe considerar simplemente como un cultivo para consumo humano, puesto que una parte apreciable de la producción es procesada y se mercadea convertida en almidón y en otros productos. Aunque ya empiezan a reconocerse los méritos de este cultivo, se teme a menudo que su expansión pueda degradar la fertilidad de los suelos y erosionarlos, particularmente de aquéllos que se consideran marginales en agricultura. En realidad, la yuca extrae de los suelos una cantidad de nutrientes similar a la que extraen otros cultivos; además, con un manejo agronómico adecuado, su producción es sostenible. Asimismo, la yuca tiene habilidad para crecer en suelos ya desgastados, ventaja extraordinaria que, unida a su gran potencial de producción, augura al cultivo una perspectiva de consideración como fuente básica de energía para las regiones marginales de los trópicos. La yuca se adapta a una gran variedad de condiciones climáticas, aunque prefiere el clima húmedo y cálido. 4.1.1.2. Análisis de la raíz La composición media de la raíz se muestra en la siguiente tabla:

CUADRO 17.- Composición media de la yuca

Fracciones (%)

Raís entera Corteza Cilindro central húmeda seca húmeda seca húmeda seca

Humedad 61,0 - 72,0 - 59,0 - Proteína 1,2 3,1 1,5 5,4 1,0 2,4 Grasa 0,4 1,1 0,6 2,1 0,4 1,0 Carbohidratos 34,9 89,4 21,7 77,5 37,3 91,0 Fibra 1,2 3,1 2,1 8,9 1,1 2,7 Cenizas 1,3 3,3 1,7 6,1 1,2 2,9

La raíz de la yuca se compone de tres tejidos: el periderma (cascarilla), el parénquima cortical (corteza) y el parénquima interior.

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FIGURA 2.- Corte transversal de la raíz de yuca

• El 85% del peso fresco de la raíz, aproximadamente, corresponde al parénquima o pulpa, que es el tejido en que la planta almacena el almidón.

• El contenido de materia seca de la raíz de yuca fluctúa entre el 30% y el 40%.

• La materia seca del parénquima está constituida, en su mayor parte (90% a 95%), por la fracción no nitrogenada, es decir, por carbohidratos (almidón y azúcares).

• El resto de esta materia seca corresponde a fibra (1% a 2%), grasas (0.5% a 1.0%), cenizas o minerales (1.5% a 2.5%) y proteína (2.0%).

• El almidón representa, además, la mayor parte de los carbohidratos (96%) y es, por tanto, el principal componente de la materia seca de la raíz.

El tubérculo de la yuca como ya mencionamos, consiste de 3 regiones diferentes, pero de forma general podemos denominarlas como peridermo, la corteza y el centro. Lo que más nos interesa es el centro, el cual es la principal región de almacenamiento, que consiste de una masa de células parenquimosas mezcladas con algunos elementos vasculares y tubos lactiferosos. Esto es blanco en la mayoría de las variedades pero algunas de ellas tienen un color crema. El material almacenado es el almidón de gránulos de tamaño medio. El almidón forma cerca del 30% del contenido del central. En el centro de la corteza se encuentra un cordón fibroso que recorre por la completa longitud de la raíz, como se muestra en la figura Nº 2. A continuación en el cuadro se muestra las principales características de la raíz de yuca:

CUADRO 18.- Propiedades y características de las raíces de yuca

Propiedad Valor Forma de las raíces Forma espingada, ovoide elongado, forma

barrel con finales redondeados y cónicas

con cabezas finales redondeadas

Longitud de las raíces 10 a 55 cm (media 25 cm)

Máximo diámetro de la raíz 2,5 a 15 cm (media 6.3 cm)

Page 25: Diseño planta almidón yuca

Masa de la raíz individual

Densidad del sólido

Densidad a granel

Contenido de humedad (%)

Espesor del peridermo

Espesor de la corteza

Calor específico

Conductividad térmica de la raíz fresca

Fuente: Pruebas de variedad no identificada de yuca de la

4.1.1.3. Producción y rendimiento a) En el mundo El cultivo de la yuca ha sido una actividad tradicional de gran importancia para la población rural de muchos países del mundo. En los países que están en vías de desarrollo, especialmente, la yuca es uno de los componentes principales de la sus habitantes, quienes alimentan también con ella a sus animales y (cuando tienen excedentes) la venden en el mercado.La producción mundial de yuca en 1997 llegó a más de 166 millones de toneladas métricas anuales (se producían sólo 70 millones encosechó en África, 28.7% (47.7 millones) enAmérica Latina y el Caribe.Brasil, Zaire, Tailandia e Indonesia:

FIGURA 3.productores (en millones de toneladas)

El mayor consumo anual por persona está en Africa (más de 90 kg) y Zaire es el país que más consume yuca (391 kg por persona al año, que equivalen a 1123 consumo mundial es de unos 18 kg por persona al año.De la producción mundial (Figura 3), cerca del 85% se usa en el lugar en que se produce (in situ); de este porcentaje, 60% se destina a la alimentación humana, cerca del 33 % a la alimentación animal y el 7% restante a laproducción de almidón y a las biotransformaciones del producto. El 15% restante (unos 30 millones de toneladas) se exporta cada año a Europa y a Japón como trocitos o gránulos (‘pellets’) y como almidón; de esta exp

Masa de la raíz individual 25 a 4000 g (media 275 g)

Densidad del sólido 1,92 a 2,3 g/cm

Densidad a granel 925 kg/m

humedad (%) 55 a 70

Espesor del peridermo 0,25 a 0,3 mm

Espesor de la corteza 1 a 2 mm (media 1,5 mm)

Calor específico 0,94 J/kgºK

Conductividad térmica de la raíz fresca 0,161 W/mºK

Fuente: Pruebas de variedad no identificada de yuca de la Universidad de Florida Agrícola

Producción y rendimiento

El cultivo de la yuca ha sido una actividad tradicional de gran importancia para la población rural de muchos países del mundo. En los países que están en vías de desarrollo, especialmente, la yuca es uno de los componentes principales de la dieta alimentasus habitantes, quienes alimentan también con ella a sus animales y (cuando tienen excedentes) la venden en el mercado. La producción mundial de yuca en 1997 llegó a más de 166 millones de toneladas métricas anuales (se producían sólo 70 millones en 1960), de las cuales 51.7% (85.9 millones) se

, 28.7% (47.7 millones) en Asia y el 19.4% restante (32.3 millones) en América Latina y el Caribe. Los principales países productores de yuca son Nigeria, Brasil, Zaire, Tailandia e Indonesia:

FIGURA 3.- Producción de yuca entre los principales productores (en millones de toneladas)

El mayor consumo anual por persona está en Africa (más de 90 kg) y Zaire es el país que más consume yuca (391 kg por persona al año, que equivalen a 1123 calorías por día). El consumo mundial es de unos 18 kg por persona al año. De la producción mundial (Figura 3), cerca del 85% se usa en el lugar en que se produce (in situ); de este porcentaje, 60% se destina a la alimentación humana, cerca del 33 % a la limentación animal y el 7% restante a la producción de almidón y a las biotransformaciones del producto. El 15% restante (unos 30 millones de toneladas) se exporta cada año a Europa y a Japón como trocitos o gránulos (‘pellets’) y como almidón; de esta exportación, 75% corresponde a Tailandia y el resto a

18

16

15.431.8

25.7Zaire

Tailandia

Indonesia

Nigeria

Brasil

25

25 a 4000 g (media 275 g)

1,92 a 2,3 g/cm3

m3

55 a 70

0,25 a 0,3 mm

1 a 2 mm (media 1,5 mm)

0,94 J/kgºK

0,161 W/mºK

Universidad de Florida Agrícola

El cultivo de la yuca ha sido una actividad tradicional de gran importancia para la población rural de muchos países del mundo. En los países que están en vías de desarrollo,

dieta alimentaria de sus habitantes, quienes alimentan también con ella a sus animales y (cuando tienen

La producción mundial de yuca en 1997 llegó a más de 166 millones de toneladas métricas 1960), de las cuales 51.7% (85.9 millones) se

Asia y el 19.4% restante (32.3 millones) en Los principales países productores de yuca son Nigeria,

El mayor consumo anual por persona está en Africa (más de 90 kg) y Zaire es el país que calorías por día). El

De la producción mundial (Figura 3), cerca del 85% se usa en el lugar en que se produce (in situ); de este porcentaje, 60% se destina a la alimentación humana, cerca del 33 % a la

producción de almidón y a las biotransformaciones del producto. El 15% restante (unos 30 millones de toneladas) se exporta cada año a Europa y a Japón como trocitos o gránulos

ortación, 75% corresponde a Tailandia y el resto a

Tailandia

Indonesia

Page 26: Diseño planta almidón yuca

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Indonesia y China. En la Unión Europea se incorporan anualmente a las raciones de los animales 5 millones de toneladas de gránulos. b) En Bolivia

La yuca se siembra en monocultivo en las regiones de Beni, Pando y Santa Cruz principalmente asociándose con otros cultivos (en especial con coca, donde la yuca brinda sombra temporal a éste) en las regiones de los Yungas y Chapare.

Los factores que determinan la época de cosecha de la yuca son el rendimiento en raíces reservantes y el rendimiento en materia seca total de estas raíces, ambos valores expresados en toneladas por hectárea.

El signo de que una plantación de yuca esté próxima a la madurez es el resquebrajamiento del suelo alrededor de los cuellos de las plantas. Los campesinos cultivadores de yuca dulce para el mercado inmediato, cosechan el producto cuando tiene buena demanda y buen precio en el mercado; muchas veces sin que haya alcanzado el máximo rendimiento en sus raíces. Esto ocurre, desde los 6 a los 10 meses, de acuerdo a las variedades y a las condiciones ecológicas del lugar. Y no sólo para el mercado, también para la industria del almidón.

También se produce el máximo rendimiento en raíces, cuando los granos de almidón son más grandes y el porcentaje de materia seca total sea más elevado, situación que ocurre, según la situación de los cultivos, entre los 12 y 24 meses del ciclo.

En los siguientes cuadros y gráfico nos muestra la participación de cada departamento de Bolivia, sobre la producción nacional.

CUADRO 19.- Cultivo de la yuca por departamentos (2000)

Departamento Producción TM Superficie cultivada Ha

Rendimiento TM/Ha

Santa Cruz 208317 17153 12,14

Cochabamba 51836 7202 7,20

La Paz 43290 5236 8,27

Chuquisaca 4796 632 7,58

Beni 41167 4121 9,99

Tarija 7350 775 9,48

Pando 38798 3770 10,29

BOLIVIA 342257 34559 10,17 Fuente: INE (Producción y superficie cultivada por año agrícola según cultivos)

Page 27: Diseño planta almidón yuca

Figura 4.-

3.2. DESCRIPCIÓN DEL PRODUCTO

El producto que se pretende obtener es almidón de yucanativo y almidón agrio de yucaalmidón nativo. 3.2.1. EL ALMIDÓN El almidón puede hallarse semillas, tubérculos y raíces de distintas plantas; es una mezcla de dos polímeros,y amilopectina, cuya proporción relativa en cualquier almidón, así comoespecífico y el tamaño de los gránulos, determinan suspotencialidad de aprovechamiento ciertos procesos

El almidón es un polisacáridoconstituido por amilosa y amilopectina. Proporciona el 70por los humanos de todo el mundo. Tanto el almidón como los productos de la del almidón constituyen la mayor parte de los habitual. Del mismo modo, la cantidad de almidón utilizado en la preparación de productos alimenticios, sin contar ehacer pan y otros productos de panadería.

Los almidones comerciales se obtienen de las semillas de maíz (Zea mays), trigo (Triticumraíces y tubérculos, particularmente de patata (batatas) y mandioca (Manihot esculentamodificados tienen un número enorme de posibles aplicaciones en los alimentos, que incluyen las siguientes: adhesivo, ligante, enturbiante, formador de películas, estabilizante de espumas, agente anti-envejecimiento de pan, gelificante, glaseante, estabilizante, texturizante y espesante.

El almidón se diferencia de todos los demás presenta como complejas partículas discretarelativamente densos, insolubles y se hidratan muy mal en agua fría. Pueden ser dispersados en agua, dando lugar a la formación de suspensiones de baja viscosidad que pueden ser fácilmente mezcladas y bombeadas, in35%.

11%1%

10%2%

- Porcentaje de la producción de yuca en Bolivia

DESCRIPCIÓN DEL PRODUCTO

El producto que se pretende obtener es almidón de yuca, hay dos variedades almidón nativo y almidón agrio de yuca, el que tiene demanda en el mercado nacional es el

El almidón puede hallarse en la naturaleza como pequeños gránulos depositadossemillas, tubérculos y raíces de distintas plantas; es una mezcla de dos polímeros,y amilopectina, cuya proporción relativa en cualquier almidón, así como

año de los gránulos, determinan sus propiedades fisicoquímicas y su potencialidad de aprovechamiento ciertos procesos industriales.

polisacárido de reserva alimenticia predominante en las constituido por amilosa y amilopectina. Proporciona el 70-80% de las calorías

de todo el mundo. Tanto el almidón como los productos de la tuyen la mayor parte de los carbohidratos digestibles de la dieta

habitual. Del mismo modo, la cantidad de almidón utilizado en la preparación de productos alimenticios, sin contar el que se encuentra presente en las harinas usadas para

y otros productos de panadería.

Los almidones comerciales se obtienen de las semillas de cereales, particularmente de Triticum spp.), varios tipos de arroz (Oryza sativa

raíces y tubérculos, particularmente de patata (Solanum tuberosum), batata (Manihot esculenta). Tanto los almidones como los al

modificados tienen un número enorme de posibles aplicaciones en los alimentos, que incluyen las siguientes: adhesivo, ligante, enturbiante, formador de películas, estabilizante

envejecimiento de pan, gelificante, glaseante, humectante, estabilizante, texturizante y espesante.

El almidón se diferencia de todos los demás carbohidratos en que, en la naturaleza se presenta como complejas partículas discretas (gránulos). Los gránulos de almidón son relativamente densos, insolubles y se hidratan muy mal en agua fría. Pueden ser dispersados en agua, dando lugar a la formación de suspensiones de baja viscosidad que pueden ser fácilmente mezcladas y bombeadas, incluso a concentraciones mayores del

53%

13%

11%

2% 10%Santa Cruz

Cochabamba

La Paz

Chuquisaca

Beni

Tarija

27

Porcentaje de la producción de yuca en Bolivia

dos variedades almidón , el que tiene demanda en el mercado nacional es el

en la naturaleza como pequeños gránulos depositados en semillas, tubérculos y raíces de distintas plantas; es una mezcla de dos polímeros, amilosa y amilopectina, cuya proporción relativa en cualquier almidón, así como el peso molecular

propiedades fisicoquímicas y su

enticia predominante en las plantas, calorías consumidas

de todo el mundo. Tanto el almidón como los productos de la hidrólisis digestibles de la dieta

habitual. Del mismo modo, la cantidad de almidón utilizado en la preparación de l que se encuentra presente en las harinas usadas para

, particularmente de Oryza sativa), y de algunas

), batata (Ipomoea ). Tanto los almidones como los almidones

modificados tienen un número enorme de posibles aplicaciones en los alimentos, que incluyen las siguientes: adhesivo, ligante, enturbiante, formador de películas, estabilizante

humectante,

en que, en la naturaleza se s (gránulos). Los gránulos de almidón son

relativamente densos, insolubles y se hidratan muy mal en agua fría. Pueden ser dispersados en agua, dando lugar a la formación de suspensiones de baja viscosidad que

cluso a concentraciones mayores del

Cochabamba

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28

El almidón es uno de los principales componentes de la yuca y de otras raíces y tubérculos, se encuentra almacenado en gránulos y se extrae utilizando un proceso de disolución en agua y filtrado. El almidón de yuca tiene una amplia gama de aplicaciones en la industria de alimentos, es utilizado en la industria alimentaría como ligante de agua, coadyuvante de emulsificantes, fuente de carbohidratos, espesante y agente texturizante. Es también utilizado en la industria del papel y cartón, textil, farmacéutica y de adhesivos, entre otros. Sin embargo, la mayoría de los almidones usados en estos sectores son modificados, los cuales han sido desarrollados para reducir una o más de las limitaciones que tiene el almidón nativo para uso industrial. Las modificaciones en el almidón involucran el tratamiento del gránulo por medios físicos, químicos y bioquímicos que causan la ruptura de algunas o todas las moléculas, lo cual permite realzar o inhibir en el almidón propiedades como consistencia, poder aglutinante, estabilidad a cambios en el pH y temperatura, y mejorar su gelificación, dispersión o fluidez. 3.2.2 CALIDAD DEL PRODUCTO Según normas internacionales, el almidón de yuca se considera de buena calidad si cumple con las siguientes especificaciones

- El almidón de yuca se presenta al microscopio en forma de glóbulos sencillos y compuestos, cilíndricos y con núcleo próximo al extremo curvado

- El 99% de llos granos de almidón debe pasar una malla Nº 100 (147 ��) o el 95% una de 140 (104 ��).

- Su apariencia debe ser el de un polvo fino blanco, insoluble en agua fría y en solventes orgánicos.

- Debe tener las siguientes características: Humedad, máximo 15% Cenizas, máximo 0.20% Solubles, máximo 0.50% Proteínas, máximo 0.80%

3.3 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO PRODUCTIVO

El proceso de extracción de almidón de yuca es rudimentario y comprende las siguientes etapas: • Limpieza de las raíces • Rallado • Separación del almidón • Lavado y desagüe • Secado • Empaque y almacenamiento

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29

3.3.1 RECEPCIÓN DE LAS RAÍCES Las raíces una vez cosechadas deben ser transportadas por medio de carros de transporte a la planta de procesamiento dentro de las siguientes 24-48 horas para evitar su deterioro fisiológico y/o microbiano. Un factor importante en la producción de almidón de yuca de alta calidad, es que todo el proceso desde la cosecha de las raíces hasta el secado del almidón sea ejecutado en el más corto tiempo posible. La recepción de yuca será satisfactoria, porque existe yuca todo el año, las raíces al ingresar a la fábrica serán pesadas en el mismo camión, en una balanza neumática.

FIGURA 5.- Recepción de las raíces

3.3.2 ALMACENAMIENTO DE YUCA FRESCA Las raíces tuberosas de yuca no se conservan bien por ningún período de tiempo después de la cosecha, y no deben almacenarse por más de 48 horas. Las raíces de yuca tienen muy poca resistencia al almacenamiento debido a que las enzimas existentes en las mismas, se vuelven muy activas después de la cosecha, apareciendo microorganismos. Para que exista una buena conservación, se debe tomar en cuenta cinco causas de pérdidas de almacenamiento en la yuca: desecamiento, infección por microorganismos, germinación, respiración y otros procesos químicos internos. Para evitar pérdidas en las raíces se debe utilizar bactericidas y fungicidas, la germinación aumenta a temperatura de almacenamientos altos, esto puede ser controlado por inhibidores químicos. Sin embargo, las raíces pueden ser almacenadas por 2 semanas como máximo en estructuras simples, los principales requerimientos son ventilación adecuada y exclusión de luz. Según a las condiciones indicadas, se decide para la planta almacenar por un día las raíces.

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30

FIGURA 6.- Almacenamiento y transporte de las raíces

3.3.3 LAVADO DE LAS RAÍCES En esta etapa se elimina la tierra y las impurezas adheridas a las raíces. La cascarilla se desprende por la fricción de unas raíces con otras durante el proceso de lavado. Normalmente, las pérdidas en el lavado son de 2-3 por ciento del peso de las raíces frescas. Se debe evitar pérdida de la cáscara ya que esta también contiene almidón. Durante el primer lavado, las raíces se frotan, metidas en una gran cantidad de agua contenido en un cilindro en el cual se encuentran brazos rotatorios que agitarán con violencia la yuca a un lado y otro con el fin de suprimir la mayor cantidad de impurezas, tierra, arena adherida a ella. Pasan luego a un segundo lavado, en un cilindro contiguo provisto de cepillos. Pasando luego a un lavado definitivo con agua limpia, dejando escurrir bien, ya que es indispensable para una buena purificación, si se quiere lograr un almidón de buena calidad.

FIGURA 7.- Lavado de las raíces

3.3.4 SELECCIÓN

Una vez lavadas las raíces, se seleccionará en una cinta transportadora, la inspección de las raíces limpias es fácil pero con la buena detección u observación a detalle hace que se encuentre defectos, por lo tanto los tubérculos no aceptados deben ser descartados.

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31

La selección consistirá en eliminar las raíces podridas, ennegrecidas o dañadas por diversas causas, por medio de obreros, al lado de cada obrero se ubicarán cestas para las yucas enfermas, las cuales posteriormente serán llevadas para alimento de animales o serán desechadas.

También se extraerán las raíces que tienen adheridos largos pedúnculos, pues estos son muy duros y fibrosos que podrían dañar las máquinas, además de que tienen bajo contenido de almidón. Las raíces seleccionadas pasarán a la máquina de rallado, durante este proceso se puede considerar un 5% de pérdidas en las raíces lavadas.

FIGURA 8.- Inspección de las raíces

3.3.5 TROZADO

Existen estudios que proponen “pelar” las raíces, es decir, eliminar la cáscara de cada uno de ellos con una cuchilla o peladora, pero esta es una operación de difícil ejecución por la forma irregular de las raíces, además la cáscara también contiene almidón.

Por lo que luego de seleccionadas las raíces, pasan al proceso de trozado, que consisten en partir las raíces de yuca en secciones pequeñas generalmente irregulares para su tratamiento en la etapa de desintegración o molido.

FIGURA 9.- Trozado de las raíces

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3.3.6 MOLIDO

Una vez trozadas las raíces, se realizará una molienda en un molino de martillos, con el objeto de desmenuzar las raíces y romper las paredes celulares para liberar los gránulos de almidón, la eficiencia de esta operación determina, en gran parte, el rendimiento total del almidón en el proceso de extracción. Si el molido no es eficiente, no se logran separar totalmente los gránulos de almidón de las fibras; el rendimiento del proceso es bajo y se pierde mucho almidón en el afrecho desechado. Por otra parte, si el molido es demasiado fino, los gránulos muy pequeños de almidón sufren daño físico y más tarde deterioro enzimático, por esta razón es necesario realizar pruebas experimentales en esta etapa, para encontrar las condiciones óptimas.

Como producto se obtiene una mas pastosa, compuesta de fibras, jugo de yuca y almidón, a la piel y a las fibras se denomina pulpa, al jugo y al almidón de raíces de yuca, lechada de almidón.

Es imposible romper todas las células, pero la eficiencia de producir almidón depende de la cantidad de células rotas, normalmente de 70 a 85% del almidón se libera de esta manera, toda la masa pastosa se traslada a una centrífuga con la ayuda de un tronillo sin fin.

FIGURA 10.- Trituración de las raíces en un molino de martillos

3.3.7 EXTRACCIÓN

En esta etapa se realiza la separación de la pulpa o material fibroso de la lechada de almidón. Se debe evitar que pequeñas partículas de fibra pasen a la lechada de almidón; es por ello que en muchos casos se recomienda realizar un recolado de la lechada con el objeto de retener las fibras finas que pudieron pasar a la lechada. Una vez molida, la masa pastosa es descargada del molino y diluido rápidamente con dos partes de agua, para formar una lechada de almidón diluida, la masa pastosa inicialmente contiene almidón, fragmentos de pared celular, trozos de piel, células intactas con todo su contenido, así como proteínas, materias espumantes, sales, colorantes y agua que conforman el zumo diluido de yuca.

Es necesario separar cuanto antes la papilla sólida del jugo-almidón, y para ello se emplea el proceso de tamizado, esto consiste en aprovechar la fuerza de la gravedad que conduce

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33

la lechada de almidón a través de los agujeros del tamiz, para luego ser transportada hacia un filtro, quedando retenida la pulpa o fibras en la malla.

La adición de agua a la yuca molida, normalmente es de 4 litros por kilogramo de sólidos, como se dijo la eficiencia de este proceso depende mucho de la etapa de desintegración, pero normalmente se recupera el 70 a 85 % de almidón.

FIGURA 11.- Extracción del almidón

3.3.8 FILTRADO

Cuando la lechada de yuca rallada sale de la coladora de extracción, contiene almidón, fibra fina y material proteico en suspensión. El jugo contiene minerales disueltos, azúcares, proteínas, partículas finas de piel y fibras. Si estos restos exceden en el almidón, da como resultado una impureza “almidón café” color debido a una mala refinación, el mercado demanda almidón blanco, entonces esas impurezas deben ser separadas antes que el almidón se contamine; en el tiempo más breve. Si el proceso no es lo suficientemente rápido se producen en este líquido procesos de naturaleza química y enzimática, estos procesos dan lugar a combinaciones estables de almidón, proteínas, etc. y es casi imposible extraer de estas combinaciones el almidón puro. Debido a esto, el almidón será separado lo más pronto posible por medio de un filtrado, el almidón se compone e cadenas complejas de moléculas de azúcares, los cuales son insolubles y es lo que se pretende recuperar, por otro lado el agua residual arrastrará consigo una parte del almidón que alcanzó a solubilizarse, contiene almidón de baja densidad y menor calidad y su nivel de proteína es alto, empleándose en la alimentación de porcinos y en la elaboración de adhesivos, este proceso es conveniente hacerlo en un filtrador centrífuga, que proporciona un producto parcialmente seco (30% de humedad), el rendimiento de este proceso es cerca del 90%.

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FIGURA 12.- Filtrado de la lechada de almidón por centrifugación

3.3.9 SECADO

El secado es la operación de deshidratación del almidón húmedo mediante exposición al calor. Para el secado se utiliza un secador neumático en el que la evaporación se realiza por la exposición del material húmedo al aire caliente. El secado se completa en un tiempo muy breve asegurando que la temperatura de los gránulos de almidón no se eleven demasiado y en consecuencia no haya riesgos de degradación o modificación del color. Es también importante enfriar el almidón inmediatamente después del secado es por eso que el secadero está equipado con un regulador o mezclador, que combina una porción de almidón seco con otra de almidón húmedo, el contenido de humedad del almidón se encuentra dentro de límites muy estrechos (alrededor del 12 al 15%); con objeto de evitar pérdidas de almidón (almidón que se escapa con el aire que sale) el secadero está equipado con un ciclón de recuperación, el cual tiene un rendimiento del 99,95% para partículas con tamaños similares a los del almidón. El aire caliente se produce mediante un intercambiador vapor de agua sobrecalentado y éste a su vez en un caldero mediante el uso de gas natural, el aire es filtrado antes de entrar al secadero.

FIGURA 13.- Secado del almidón en un secador neumático

Page 35: Diseño planta almidón yuca

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3.4 DIAGRAMAS DE FLUJO

De acuerdo al tamaño de planta, se define una producción de 20000 toneladas anuales, planteamos una jornada de trabajo de 16 horas diarias en 2 turnos, la planta además operará 12 meses al año, 6 días a la semana, de acuerdo a esto la producción diaria será:

� � 20000 ���ñ� � 1�ñ�11�!"!" � 1�!"24#í�" � 1#í�16%���" � 1000&'1��

� � 4735 &'% ) 5000 &'/%

DIAGRAMA DE BLOQUES DEL PROCESO DE OBTENCIÓN DE ALM IDÓN DE YUCA

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36

DIAGRAMA DE FLUJO

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3.4.1 BALANCES DE MASA

Balance másico en el secador

B. global

+, � � � 5000 &'%

+3 � +1 � +4 � -1 +3 � +1 � 0.005+1 � -1

+3 � 5025 � -1 Ec(1) Balance por humedad +3/0123 � +1/012, � +4/0124 � -1

0.3+3 � 0.12+1 � 0.0005+1/0.122 � -1

0.3+3 � 0.12006+1 � -1

0.3+3 � 600.3 � -1 Ec(2)

Combinando Ec(1) y Ec(2):

+3 � -1 � 5025 0.3+3 � -1 � 600.3 Resolviendo

+3 � 6321 &'/%

-1 � 1296 &'/%

+4 � 0.0005+1 � 2.5 &'/%

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Balance másico en la etapa de filtración

Balance global

+5 � +3 � -2

-2 � +5 � 6321 Ec(3)

Balance por almidón

+5/0�25 � +3/0�23 � -2/0�267

Como: -2/0�267 � 0.1+5/0�25

+5/0�25 � +3/0�23 � 0.1+5/0�25 0.9+5/0�25 � 6321/0.72 +5/0�25 � 4916 &'/%

Balance en la etapa de extracción

Balance por almidón

+6/0�28 � +5/0�25 � +7/0�27

+6/0�28 � +5/0�25 � 0.15+6/0�26

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0.85+6/0�28 � +5/0�25

/0�28 � 0:; � /0<=:>?@A2:;

/0�28 � 0.39 � 0.88 � 0.34

0.85+6/0.342 � 4916

+6 � 17010 &'/%

Balance global

+6 � -3 � +5 � +7

+6 � 4+6 � +5 � +7

+5 � +7 � 85050 Ec(4)

Balance por humedad

-3 � +6/0128 � +5/0125 � +7/0127

4+6 � 0.61+6 � +5/0125 � 0.35+7

4.61+6 � +5 � +5/0�25 � 0.35+7

4.61/170102 � +5 � 4916 � 0.35+7

+5 � 0.35+7 � 83332 Ec(5)

Combinando Ec(4) y Ec(5)

+5 � +7 � 85050

+5 � 0.35+7 � 83332 Resolviendo.

+5 � 82407 &'/% +7 � 2643 &'/%

De la ecuación 3

-2 � +5 � 6321

-2 � 82407 � 6321 � 76086 &'/%

Requerimientos de agua

-3 � 4 +6 � 68040 &'/%

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40

Balance másico en el molido

+6 � +7 � B +7 � +6/B

+7 � 170100.98 � 17357 &'%

Balance másico en el trozado

Raíces de

yuca

Yuca trozada

F7

F8

R = 98%TROZADO

+7 � +8 � B +8 � +7/B

+8 � 173570.98 � 17711 &'%

Balance másico en la etapa de selección

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Balance global +9 � +8 � +10 +9 � +8 � 0.05+9

0.95+9 � +8

+9 � +8/0.95

+9 � 177110.95 � 18643 &'/%

Balance másico en la etapa de lavado

Balance para las raíces

+9 � 0.98+11 +11 � +9/0.98

+11 � 186430.98 � 19023 &'%

Balance global

-4 � +11 � -5 � +9

-5 � -4 � +11 � +9

-5 � 76083 � 19023 � 18643

-5 � 76463 &'/%

NOTA.- El requerimiento de agua es 3 lt/kg de yuca como mínimo (57069 kg/h de agua), pero para el lavado se usarán las aguas residuales provenientes de la etapa de filtración, es decir 76083 kg/h de agua; se debe aclarar que al inicio debe suministrase el agua necesaria para el lavado.

3.5. MAQUINARIA Y EQUIPO

Los equipos que se utilizarán en los procesos tienen su capacidad calculada en base a los datos del balance de material.

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42

3.5.1. BÁSCULA

La balanza o báscula que se utilizará para la recepción de las raíces frescas, es una balanza neumática que se ubicará a la entrada de la fábrica, tendrá la capacidad de aproximadamente 30000 kilogramos (carro y materia prima)

FIGURA 14.- Báscula para el pesaje de camiones

3.5.2. SILOS DE ALMACENAMIENTO

Los silos deben situarse a una distancia considerable de la instalación de la planta de tal forma que los productos y residuos líquidos no causen daño a la materia prima.

El piso de almacenamiento será listoneado para permitir la libre entrada de aire frío por debajo. El almacén también deberá construirse con una salida de aire caliente cerca del techo.

Especificaciones técnicas:

Cantidad de raíces por día (16 horas) = 304368 kg/día

La densidad de las raíces a granel es aproximadamente 925 kg por metro cúbico

304368 C' � 1�3925C' � 329�3

Para facilidad del manipuleo se aumenta el 50% de espacio

329 � 329 D 0.5 � 493.5 ) 500�3 Forma: Prisma rectangular

Dimensiones:

Ancho = 10 m Largo = 12.5 m Alto = 4 m

3.5.3. ELEVADOR DE CANGILONES

Es el transportador más escogido para levantar verticalmente sólidos no pegajosos, esta clase de levadores son fuertes y confiables, capaces de levantar un amplio número de materiales. El elevador de cangilones dentro del transporte continuo es usado principalmente en dirección vertical o muy inclinado (160 a 170 grados).

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43

El desplazamiento de la carga a granel se efectúa con cangilones, garantizan la entrega de la carga a gran altura (hasta 60 m) con gran gama de productividad (desde 5 hasta 600 m3/ hora), los requerimientos de este equipo son para transportar las raíces de yuca fresca del depósito de almacenamiento a la cinta transportadora que luego las transportará a los lavadores, la capacidad del elevador será de 20 TM/hora y la altura a elevar de 4 m.

FIGURA 15.- Elevador de cangilones

3.5.4. CINTA TRANSPORTADORA

La cinta transportadora está construida por una banda sin fin, sostenidas y movidas de modo adecuado y dispuestas para transportar sobre ellas a los cuerpos sólidos, cuentan frecuentemente una rasqueta o un descargador volteador para vaciar la carga en cualquier punto a lo largo del recorrido. El transportador debe tener una alimentación regulada y la carga ha de ponerse sobre la banda de modo que su choque sea lo más suave posible.

Se requerirán de dos unidades, uno entre el elevador y la lavadora y otro entre el lavador y el rallador, transcurso en el cual simultáneamente se procederá a la selección o inspección de las raíces por parte de obreros.

FIGURA 16.- Transportador de banda

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44

La gama de productividad de estos transportadores es extraordinariamente amplia y alcanza a 2000 T/h y la extensión de banda de 5 km. Como trabajará de forma continua con el elevador de cangilones y la lavadora las capacidades de ambas será de 20 TM/hora. El ancho de las bandas será de 1 m, la distancia a transportar es de 8 metros.

3.5.5. LAVADORES

Si la cosecha y las condiciones de almacenamiento son buenas, un lavador no es normalmente requerido en un proceso simple. Sin embargo, debido a que algunos lotes de cosecha húmeda, tienen un alto contenido de tierra será necesario proveerse de lavadores.

Se dispondrá de un lavador con capacidad de lavar 20 TM/hora, dentro del campo de los lavadores existe un aamplia gama de modelos y particularidades, s seleccionará aquel que consuma mínimas cantidades de agua, que cuenten con una batería de cepillos, y que otorguen una buena limpieza, ya que no pueden tolerarse partículas de tierra en el producto final.

.3.5.6. TROZADOR

Consiste en un cilindro rotatorio con puntas sobresalientes, que viene a ser un rodillo rallante con tapas laterales, eje de acero y sierras dentadas en acero, todos fácilmente recambiables, el cargue de las raíces manual o continuo. La superficie áspera y cortante del tambor, constituida por los bordes filudos de múltiples agujeros, establece una línea de corte (un rallo) con la cara interior de una plancha colocada frente al tambor. Ese rallo produce una masa de ralladura de yuca, que será fina o gruesa según el espacio (o “luz”) dejado entre el tambor y el borde de madera. El modelo a utilizar consta de una tolva a la entrada, un transportador especial que permiten el trabajo continuo. El rallador o batería de ralladores operarían cerca de 18 TM/hora, estos generalmente tienen una velocidad de rotación de 1200-3000 rpm.

FIGURA 17.- Vistas de un trozador o rallador

3.5.7. TORNILLO SIN FIN

Este equipo está diseñado para realizar el transporte de material mediante por un canalón, valiéndose de un tornillo giratorio, la descarga puede hacerse en cualquier punto a través de los agujeros descargadores de fondo, los transportadores de tornillo sin fin se emplean ampliamente para desplazar materiales en forma de polvo, de grano fino o fibrosos.

Page 45: Diseño planta almidón yuca

45

Tienen la posibilidad de trabajar en diferentes ángulos, siempre y cuando sea adaptado para tal fin. Según el uso que le queramos dar estos se fabricaran de diferentes formas y materiales, cambiando su geometría, tanto estructural como la espiral. Tienen infinidad de combinaciones con lo que le da la capacidad de adaptarse a cualquier tipo de proceso, pudiendo combinar la posición de la tolva de carga, boca de salida, grupo de accionamiento, posición de trabajo etc. En el tipo más sencillo, solamente el eje cilíndrico del tornillo se hace de chapa de acero y los lados verticales se hacen de acero inoxidable por estar sometido a mucha humedad. Es necesario que el eje esté suspendido en cojinetes adecuados con objeto de que pueda estar alineado. Dos cojinetes van situados en los planos horizontales del transportador, debiendo ordinariamente ir uno en cada sección, su capacidad debe ser de 18 TM/hora.

FIGURA 18.- Transportador sinfin

3.5.8. MOLINO DE MARTILLOS

Estos dispositivos tienen un cilindro que gira dentro de una carcasa estacionaria y son capaces de romper, cortar, desagarrar material cohesivo y tenaz. En un molino de martillos la fuerza centrífuga ha ce que cierto número de martillos pivotados, montados sobre la periferia del rotor, oscilen dentro de la carcasa, en la cual hay unas barras estacionarias de yunque o placas rompedoras que forman una superficie de impacto y corte.

Los sólidos se rompen por el impacto de los martillos de gran velocidad combinando con el corte y el desgaste entre los martillos y yunques. La velocidad lineal de los martillos es superior al de la caída libre de los sólidos que se alimentan por la tolva, con lo que los trozos tienen oportunidad de ser golpeados repetidamente en su descenso.

Los trozos primarios formados por los golpes directos de los martillos resultan lanzados contra las paredes de la caja sufriendo así nuevos impactos y consiguientemente fracturas a la que se atribuye la rugosidad de las paredes. Los trozos que alcanzan suficientemente pequeños para poder atravesar el embarrado salen del aparato, pero los que no pueden hacerlo siguen sometidos a la acción de los martillos hasta que alcancen finura suficiente.

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Estas quebradoras de impacto no son adecuadas para sólidos duros y abrasivos, pero son excelentes para materiales pegajosos, fibrosos y tenaces, como lo son las raíces frescas de yuca, estas entraran al molino de martillos a razón de 18 toneladas por hora.

FIGURA 19.- Molino de martillos

3.5.9. EXTRACTOR ROTOCEL

Está formado por compartimentos en forma de sectores anulares, con pisos permeables al líquido que giran alrededor de un eje central. Los compartimentos pasan de forma sucesiva por el punto de alimentación, por un conjunto de rociadores de disolvente, una sección de drenaje y una de descarga (donde el fondo tiene una abertura para descargar los sólidos extraídos).

los tanques se mueven continuamente, de forma que permiten la introducción y descarga continua de los sólidos. En la figura se encuentra una representación esquemática del aparato, simplificado para mostrar cómo funciona. Un rotor circular que contiene 18 celdas, cada una con un fondo de pantalla para sostener los sólidos, gira lentamente alrededor de un tanque estacionario con compartimientos. Al girar el rotor, cada celda pasa a su vez debajo de un aparato especial para alimentar los sólidos preparados y bajo una serie de aspersores mediante los cuales cada una se empapa con el disolvente para la lixiviaci6n. Después de casi una vuelta, el contenido lixiviado de cada celda se arroja automáticamente a uno de los compartimientos inferiores estacionarios, de los cuales se sacan continuamente. Se utiliza un tamiz de malla Nº 120, La capacidad del extractor será de 17 TM/hora de sólidos y utiliza 400 litros de agua por cada 100 kilogramos de yuca molida.

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FIGURA 20.- Extractor Rotocel

3.5.10. FILTRO CENTRÍFUGO

La centrífuga es una máquina rotatoria en que se aplica una fuerza centrífuga con la finalidad de separar fases sólido-líquido, en ella rota un recipiente que lo impulsa por lo común una turbina o un motor eléctrico, para hacer girar el eje y el rotor. Además dispone de una caja o cubierta para segregar los productos separados.

En un filtro centrífugo se emplea una pared perforada o recubierta de una malla de tamiz para permitir el paso del líquido, al mismo tiempo que retiene los sólidos en el tamiz o filtro. Los filtros centrífugos (que operan de forma muy parecida al ciclo de giro de una lavadora automática de ropa) son capaces de producir tortas especialmente secas.

Los filtros centrífugos de transportación continua se desarrollaron con un empujador vibratorio o algún otro arreglo que promueve el flujo continuo de los sólidos. La principal limitación de los filtros centrífugos de transportación continua radica en el tamaño del tamiz, el cual impide la separación o clarificación de las suspensiones de partículas finas. Para nuestros requerimientos se utiliza un tamiz de malla Nº 220. El filtro centrífuga debe procesar 84 TM de filtrado por hora.

FIGURA 21.- Filtro centrífuga

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3.5.11. SECADOR NEUMÁTICO

El principio del Secador Neumático está basado en la suspensión de materias divididas, cristales, polvo de materia amorfa, virutas, materias desmenuzadas en una corriente gaseosa caliente que juega al mismo tiempo el papel de agente de secado y el de transporte. El Secador Neumático se caracteriza por tiempos de estancia muy cortos (del orden del segundo) y una transferencia a contracorriente. Debido a ello, es difícil obtener humedades finales muy bajas, pero este tipo de secador no recalienta el producto. Además, es muy simple y de un costo relativamente moderado, variados modelos proponen diferentes sistemas de introducción que permiten adaptar este aparato a numerosos productos. También es posible efectuar reciclados de producto seco en la cabeza del secador para bajar la humedad del producto inicial y facilitar así su introducción en el aparato.

El secado ocurre conforme el fluido polvoso fluye a través de un tubo o ducto de permanencia y cesa cuando el sólido es descargado en un separador (generalmente centrífugos), por su misma naturaleza solo pueden procesarse materiales finos. La mayoría de los secadores neumáticos recirculan una gran porción de los sólidos para bajar la humedad y para proporcionar tiempos de residencia promedio mayores.

El almidón reducirá su humedad de 30% a un valor de 12%, la capacidad del secador será de 6.5 TM por hora.

FIGURA 22.- Secador neumático

3.5.12. INTERCAMBIADOR DE TUBOS Y CORAZA

Para el calentamiento del aire, se usará un intercambiador de calor con vapor de agua sobrecalentado, los intercambiadores son importantes y omnipresentes en la industria de los procesos químicos, ya que son instrumentos fundamentales para la conservación y transferencia de energía. Aún cuando las aplicaciones y los trabajos son muy numerosos, los tipos de intercambiadores de calor son limitados y muy estándar, lo que permite su fácil caracterización y descripción.

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Un intercambiador de calor se puede describir de un modo muy elemental como un equipo en el que dos corrientes a distintas temperaturas fluyen sin mezclarse con el objeto de enfriar una de ellas o calentar la otra o ambas cosas a la vez. Para el presente proyecto se utilizará un intercambiador de tubo y coraza, que es una alternativa lógica para incrementar la superficie de transferencia de calor, consiste en colocar múltiples tubos pequeños dentro de un envolvente sencillo como se muestra en la figura siguiente:

FIGURA 23.- Intercambiador de tubos y coraza

3.5.13. VENTILADOR Los ventiladores son transportadores de gas mecánica y teóricamente análogas a las bombas para de líquidos. Las diferencias principales consisten en los volúmenes específicos mucho mayores y la viscosidad mucho menor de los gases. En consecuencia los transportadores de gas son más grandes, con tolerancias menores, operan a velocidades mayores, consumen más potencia y son mucho más caros que las bombas de líquidos. Los ventiladores operan, como regla, con una presión atmosférica cercana al ambiente y las diferencias de presión son menores de 15 kPa, están diseñados para mover grandes volúmenes de gas, el ventilador más común es el tipo centrífugo, que emplea un impulsor circular giratorio para mover un fluido, como una bomba centrífuga de líquidos.

FIGURA 24.- Ventilador centrífugo

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3.5.14. GENERADOR DE VAPOR También conocidos como calderas, generan vapor de agua a partir de agua líquida, el vapor es el medio más común para utilizar el calor en las plantas de proceso, debido a su bajo costo, limpieza no corrosividad, gran contenido de energía y una gran tasa de transferencia de calor, Para disminuir la corrosión, generalmente el agua de alimentación de la caldera lleva un tratamiento y se desmineraliza. La economía de operación dictamina, por tanto que el condensado se recircule siempre que sea posible. La caldera a emplearse es una de las llamadas calderas de tubos de agua, que contienen vapor dentro de los tubos mientras se efectúa la combustión en una cámara abierta en forma de caja. En las calderas grandes se instalan lado con lado cientos de miles de tubos, de 7 a 12 cm de diámetro, que forman las paredes de la cámara de combustión y de los deflectores que controlan el flujo de los gases y eliminan el calor de los gases de la combustión.

FIGURA 25.- Generador de vapor o caldero

3.5.15. BOMBAS CENTRÍFUGAS

Las bombas son equipos encargados de transportar y mover líquidos, las bombas centrífugas son las más comunes, estas bombas son apropiadas para líquidos con densidades mayores a 1kg/litro, su construcción total en acero inoxidable, las bombas que se utilizarán son las siguientes

- Bombas para agua - Bombas de reciclaje - Bombas para traslado de la solución dispersa de almidón

FIGURA 26.- Bomba centrífuga de acero inoxidable

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3.6. ESPECIFICACIONES DE LOS EQUIPOS

En base a la capacidad de la planta se especifican los equipos necesarios para cada uno de los procesos implicados en la producción de almidón de yuca:

ELEVADOR DE RAÍCES FRESCAS

Identificación: Ítem ____Elevador Cantidad: 1

Función: Elevar las raíces frescas desde el depósito de almacenamiento hasta el nivel en el que se encuentra el transportador de banda.

Operación Continua Tipo Elevador de cangilones continuo Capacidad 24 TM/hora Potencia 1,8 HP Densidad del material 925 kg/m3 Distancia a elevar 5 m Velocidad 8”/min Polea de cabeza 180 rpm Esquema

Nota.- Las especificaciones técnicas fueron extraídas a partir del catálogo del fabricante: “SWEET MANUFACTURING COMPANY” para un elevador de cangilones modelo B85E18, en base a nuestros requerimientos.

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TRANSPORTADOR DE RAÍCES FRESCAS

Identificación: Ítem ____Transportador Cantidad: 2

Función: Transportar las raíces frescas desde el elevador hasta el lugar en el que se encuentran los lavadores, y desde estos al trozado.

Operación Continua Tipo Transportador de banda con cangilones Potencia motor 2 HP Capacidad 20 TM/hora Distancia a transportar 8 m Velocidad Ajustable Ancho cinta 450 mm Distancia entre cangilones 350 mm

Esquema

Nota.- Las especificaciones técnicas fueron extraídas a partir del catálogo del fabricante: “RODANT, S.A.” Modelo: B-0 según nuestros requerimientos.

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LAVADOR DE RAÍCES FRESCAS

Identificación: Ítem ____Lavador Cantidad: 1

Función: Separar las raíces frescas de sus impurezas adheridas a ellas (generalmente tierra)

Operación Continua Tipo Lavadora automática Capacidad 15-40 TM/hora Longitud del tambor 3,5 m Hileras de cepillos 18 Longitud 4463 mm Anchura 2058 mm Altura 2306 mm Masa de la máquina (vacía en ton) 6,3

Material exterior Acero inoxidable

Material bastidor Galvanizado o de acero inoxidable

Material tambor Galvanizado o de acero inoxidable

Esquema

Nota.- Las especificaciones técnicas fueron extraídas a partir del catálogo del fabricante: “WYMA ENGINEERING” para una lavadora modelo WP3518, en base a nuestros requerimientos.

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TROZADORA DE RAÍCES FRESCAS

Identificación: Ítem ____Trozadora Cantidad: 1

Función: Trozar o rallar las raíces para su acondicionamiento en el molino.

Operación Continua

Tipo Trozadora automática

Capacidad 10000 – 20000 kg /hora

Potencia 3,55 KW

Tipo de material a manejar Blando a semiduro

Densidad del material 1,92 a 2,3 g/cm3

Largo de las raíces alimentadas 350 mm

Tamaño de los trozos 16 – 26 mm

Dimensiones 2.315 x 1.325 x 1.200 mm

Peso de la máquina 5000 kg

Esquema

Nota.- Las especificaciones técnicas fueron extraídas a partir del catálogo del fabricante: “Sormac B.V.” para una trozadora modelo WOA-3, en base a nuestros requerimientos.

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TRITURADORA DE RAÍCES FRESCAS

Identificación: Ítem ____Molino Cantidad: 1

Función: Pulverizar y desintegrar las raíces con el fin de romper las paredes celulares para liberar los gránulos de almidón. Operación Continua Tipo Molino de martillos Capacidad Capacidad: 19 TM/hora

Potencia Potencia: 55-110 kW

Tipo de material a manejar Fibroso Densidad del material 925 kg/m3 Número de martillos 8 Peso de la máquina 2200 kg Dimensiones 1657 x 1170 x 1620 mm

Velocidad 600-1600 rpm

Tam Max de Alimentación 200-250 mm

Esquema

Nota.- Las especificaciones técnicas fueron extraídas a partir del catálogo del fabricante: “MANFREDINI & SCHIANCHI” modelo PIG B8 en base a nuestros requerimientos.

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TRANSPORTADOR DE TORNILLO SIN FIN

Identificación: Ítem ____Transportador Cantidad: 1

Función: Transportar las raíces molidas hasta la etapa de extracción

Operación Continua Tipo Transportador sinfín, sin eje Capacidad 19 TM/hora

Potencia Variable

Tipo de material a manejar Fibroso Densidad del material 925 kg/m3 Longitud 5 m Diámetro 325 mm Diámetro sinfín 277 mm

Inclinación 0 a 90º

Esquema

Nota.- Las especificaciones técnicas fueron extraídas a partir del catálogo del fabricante: “TECNOR MEDIO AMBIENTE S. L.” modelo CSA en base a nuestros requerimientos.

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EXTRACTOR DE ALMIDÓN

Identificación: Ítem ____Extractor Cantidad: 1

Función: Extraer el almidón de las raíces trituradas por disolución en agua y separar el afrecho de la lechada de almidón

Operación Continua Tipo Extractor Rotocel Capacidad 450 TM/día

Potencia 10 HP

Velocidad 30 rpm

Consumo de agua 4 lt por kg de alimentación

Diámetro 3 m Altura 2,5 m Esquema

Nota.- Las especificaciones técnicas fueron extraídas a partir del catálogo del fabricante: “BEIJING ZHONGTIANJINGGU ELECTRO MACHINE EQUIPMENT CO, LTDA”.

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FILTRO

Identificación: Ítem ____Centrífuga Cantidad: 1

Función: Filtrar el almidón y separarlo de su lechada

Operación Continua Tipo Filtro centrífuga Sólidos 12 TM/hora

Líquido 250 gal/min

Potencia 150 HP

Velocidad 3000 rpm

Esquema

Nota.- Las especificaciones técnicas fueron extraídas de “Manual del ingeniero químico” ROBERT H. PERRY en base a nuestros requerimientos.

SECADOR DE ALMIDÓN

Identificación: Ítem ____Secador Cantidad: 1

Función: Secar el almidón húmedo proveniente de la centrífuga

Operación Continua

Tipo Secador neumático

Tipo contacto Directo

Diámetro de tubo de secado 1400 mm

Altura 5400 mm

Potencia 60 – 105 KW

Flujo de aire 14000-27000 m3/h

Capacidad de evaporación 200-1600 Kg/h

Observaciones Cuenta con un ciclón para la recuperación del producto

Esquema

Nota.- Las especificaciones técnicas fueron extraídas a partir del catálogo del fabricante: “CHANGZHOU YIBU DRYING EQUIPMENT CO, LTDA” para un secador instantáneo modelo XSG-14, en base a nuestros requerimientos.

CAPÍTULO V

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DISEÑO DEL SECADOR APROPIADO

5.1. FUNDAMENTOS TEÓRICOS

5.1.1 SECADO En general, el secado de sólidos consiste en separar pequeñas cantidades de agua u otro líquido de un material sólido con el fin de reducir el contenido de líquido residual hasta un valor aceptablemente bajo. El secado es habitualmente la etapa tina1 de una serie de operaciones y, con frecuencia, el producto que se extrae de un secadero pasa a empaquetado. El contenido de líquido de una sustancia seca varía de un producto a otro. Ocasionalmente el producto no contiene líquido y recibe el nombre de totalmente seco, pero lo más frecuente es que el producto contenga algo de líquido. Los sólidos que se secan pueden tener formas diferentes -escamas, gránulos, cristales, polvo, tablas o láminas continuas- y poseer propiedades muy diferentes. El líquido que ha de vaporizarse puede aumentar sobre la superficie del sólido, como en el secado de cristales salinos, en el interior del sólido, como en el caso de eliminación de disolvente de una lámina de un polímero, o parte en el exterior y parte en el interior. El producto que se seca puede soportar temperaturas elevadas o bien requiere un tratamiento suave a temperaturas bajas o moderadas. Esto da lugar a que en el mercado exista un gran número de tipos de secaderos comerciales. Las diferencias residen fundamentalmente en la forma en que se mueven los sólidos a través de la zona de secado y en la forma en la que se transmite calor. 5.1.2 DEFINICIONES BÁSICAS

5.1.2.1 Humedad en base seca

Denominaremos humedad “X” al peso de agua que acompaña a la unidad de sólido seco, expresado en porcentaje, dado que la cantidad de sólido seco no se altera en el proceso, esta la forma más útil y práctica de expresar el contenido de agua en un sólido.

5.1.2.2 Humedad en base húmeda

El contenido de humedad de un sólido generalmente se describe en función del porcentaje en peso de humedad; a menos que se indique otra cosa, se sobreentiende que está expresado en base húmeda, es decir, como: E FG HI:J?<?FG;ó=>?@ Hú:J?@M 100 = N FG HI:J?<?FG ;ó=>?@ ;JO@ P FG HI:J?<?Q 100 � ,RRS, P S (Ec 1)

5.1.2.3 Temperatura de bulbo seco

Es la temperatura de una mezcla vapor-gas determinada en la forma ordinaria por inmersión de un termómetro en la mezcla.

5.1.2.4 Temperatura de bulbo húmedo

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Es la temperatura en estado estacionario alcanzada por una pequeña cantidad de líquido que se evapora en una gran cantidad de mezcla vapor-gas no saturado, es inferior a la temperatura de bulbo seco.

5.1.2.5 Humedad absoluta

Para una mezcla vapor de agua-aire, se define la humedad absoluta como la masa de vapor que acompaña a una unidad de masa de gas seco. De acuerdo con esta definición, la humedad depende solamente de la presión parcial del vapor en la mezcla cuando la presión total está fijada. Si la presión parcial del vapor es Pv atm, la relación molar de vapor a gas es Pv/(P - Pv). La humedad absoluta es por tanto: T kg agua/kg aire seco � _`a_b/aca 2 (Ec 2)

Donde �d y �< son los pesos moleculares del agua y el aire respectivamente, para fines de cálculo se toman como 18,02 y 28,97.

5.1.2.6 Gas saturado

Es un gas en el que el vapor está en equilibrio con el líquido a la temperatura del gas. La presión parcial del vapor en un gas saturado es igual a la presión de vapor del líquido a la temperatura del gas (Pvo) 5.1.2.7 Humedad relativa

Se define como la relación entre la presión parcial del vapor y la presión de vapor del líquido a la temperatura del gas. Generalmente se expresa sobre una base porcentual, de forma que 100 por 100 de humedad corresponde a gas saturado y 0 por 100 de humedad corresponde a gas exento de vapor. Por definición: eB � 100 aa f (Ec 3) 5.1.2.8 Calor húmedo El calor húmedo en una mezcla de aire y vapor de agua cs es la cantidad de calor en J (o kJ) requerido para elevar la temperatura de un kilogramo de aire seco más el vapor de agua presente en 1 ºK o 1 ºC. Por tanto: �; � �ad � �a<T Las capacidades caloríficas del aire y el vapor de agua se puede suponer constantes en el intervalo normal de temperaturas e iguales a 1.005 kJ/kg aire seco ºK y 1.88 kJ/kg ºK para vapor de agua. K, respectivamente. Por consiguiente, para unidades SI y del sistema inglés: �; Cg/C' ��! "!��. º& � 1,005 � 1,88T �; j�k/ lj:��! "!��. º+ � 0,24 � 0,45T (Ec 4)

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5.1.2.9 Volumen húmedo

El volumen húmedo VH es el volumen total en metros cúbicos de 1 kg de aire seco más el vapor que contiene a 101.325 kPa (1.0 atm) abs de presión y a la temperatura del gas. Usando la ley de los gases ideales: mn�3/C' ��! "!�� �

77,4,7o3 � º& E ,7p,qo � ,,p,R7 TM mn�!"3/lj: ��! "!�� �

35q4q7 � ºB E ,7p,qo � ,,p,R7 TM (Ec 5) 5.1.2.10 Entalpía de mezcla

Entalpía total de una mezcla de aire y vapor de agua es la entalpía total de 1 kg de aire más su vapor de agua, H se expresa en kJ/kg de aire seco. Si T es la temperatura base seleccionada para ambos componentes, la entalpía total es el calor sensible de la mezcla aire-vapor de agua más el calor latente r@. e Cg/C' ��! "!�� � �;/� � �@2 � Tr@ � /1,005 � 1,88T2/� � �@º�2 � Tr@

e j�k/lj: ��! "!�� � /0,24 � 0,45T2/� � �@º+2 � Tr@ (Ec 6) 5.1.3 Tratamiento de sólidos en secaderos y equipos para secado La mayor parte de los secaderos industriales operan con partículas de sólidos durante todo o una parte del ciclo de secado, aunque, por supuesto, algunos secan grandes piezas individuales, tales como vasijas de cerámica o láminas de un polímero. Los secaderos pueden ser continuos o discontinuos, también pueden clasificarse como secaderos directos e indirectos, en los secadores directos, el calor se obtiene completamente por contacto directo de la sustancia con el gas caliente en el cual tiene lugar la evaporación. En los secadores indirectos, el calor se obtiene independientemente del gas que se utiliza para acarrear la humedad evaporada, por ejemplo, el calor puede obtenerse por conducción a través de una pared metálica en contacto con la sustancia o, con menos frecuencia, por exposición de la sustancia a radiación infrarroja o calentamiento dieléctrico. En los secaderos de tipo directo los sólidos están expuestos al gas de alguna de estas formas: 1 . El gas circula sobre la superficie de un lecho o una lámina del sólido, o bien sobre una o ambas caras de una lámina o película continua. Este proceso se llama secado con circulación superficial (Fig. a). A este tipo corresponden los secaderos de bandejas y de túnel. 2. Los sólidos descienden en forma de lluvia a través de una corriente gaseosa que se mueve lentamente, con frecuencia dando lugar a un arrastre no deseado de las partículas finas (Fig. b). Son de este tipò los secaderos rotatorios. 3. El gas pasa a través de los sólidos con una velocidad suliciente para fluidizar el lecho, inevitablemente se produce arrastre de las partículas más linas (Fig.c).Estos son los secaderos de lecho fluidizado.

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4. Cuando se trata de secar soluciones verdaderas o coloidales, estas son dispersas en forma de rocío en el seno de un gas caliente (Fig e). Estos son conocidos como secadores spray o por aspersión. 5 . Los sólidos son totalmente arrastrados por una corriente gaseosa de alta velocidad y neumáticamente transportados desde un dispositivo de mezcla hasta un separador mecánico (Fig d). A estos se los conoce como secadores neumáticos.

FIGURA 27.- Métodos de secado por contacto directo

(a) (b)

(c) (d)

(e)

5.2. ELECCIÓN DEL SECADOR ADECUADO

Se debe seleccionar el secador que sea más adecuado para manejar el material mojado y el producto seco, aquellos que se adapten a la continuidad de un proceso como un todo y generen un producto de las propiedades físicas deseadas. Esto se logra conociendo el producto a secar a fondo y las cantidades a producirse.

5.2.1. Antecedentes

En el presente proyecto “Diseño de una Planta para la obtención de Almidón de Yuca”, la etapa de secado debe ser de principal interés, ya que de ella depende la calidad del producto final.

El producto a secarse viene a ser el almidón parcialmente seco en el centrifugador, este tiene un contenido de humedad de 30 %, es del tipo de material polvoriento, por lo que es fácilmente arrastrado por una corriente de aire.

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Según normas de calidad, en muchos países, un almidón de buena calidad debe contener un contenido máximo de humedad del 15 %, debe estar exento de microorganismos, así como de grumos y materias extrañas.

El almidón de yuca se presenta al microscopio en forma de glóbulos sencillos y compuestos, de forma cilíndrica o esférica, con el núcleo próximo al extremo curvado, se procura obtener un almidón con una granulometría igual o menor a 147 ��, la densidad de estas partículas es de 1,5 gr/cm3.

El almidón es un producto sensible a temperaturas elevadas, sufre transformaciones físicas y químicas a veces indeseables. A pesar de su estructura molecular, el almidón no es soluble en agua fría. El calentamiento del almidón en presencia de agua hace que el gránulo se hinche y se alcance un punto en que este proceso es irreversible. La temperatura a la que esto ocurre se denomina temperatura de gelatinización y normalmente se encuentra dentro del rango de los 60-70 ºC.

La planta requerirá secar 6321 kg/ hora de almidón húmedo, valor que cae dentro del rango de producción a gran escala, por lo que se considera preferido un sistema de secado continuo

El proyecto tiene planeada su instalación en el departamento de Santa Cruz, que tiene un clima cálido subtropical; la temperatura media es de 23.4 °C, la humedad relativa media 58 %. Los meses de mayor precipitación pluvial son enero y febrero. Tiene una altitud media sobre el nivel del mar de 416 m a cuya altitud se registra una presión atmosférica de 1023 mb.

5.2.2 Selección de la alternativa

De acuerdo a los antecedentes anteriores, se selecciona un secador de transporte neumático, esto establecido en base a los criterios de selección expuestos en (Perry, TABLA 20-4), en el cual se lo sugiere la recirculación del producto seco para obtener una alimentación adecuada, muy apropiado para grandes capacidades y para materiales que se suspenden fácilmente en una corriente de gas y pierden humedad sin mayores problemas.

5.2.3 Descripción del secador elegido

Los Secaderos Neumáticos o también conocidos como Secaderos Flash están especialmente indicados para el secado de productos sueltos granulares o polvorientos, de cristales finos o parcialmente secos, tal como suelen salir de centrífugas, filtros rotativos o filtros prensa. 5.2.3.1 Características del secado Debido a la gran velocidad de intercambio de calor y de masas entre sólido y gases calientes, el tiempo de secado se reduce a breves segundos e incluso a fracciones de segundo. El proceso de flujos paralelos, de obligado empleo por tratarse de un transporte neumático, ofrece la ventaja de que el producto está solo al principio en contacto con

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gases muy calientes y que el producto no aumenta su temperatura mientras le quede humedad superficial por evaporar. El gas, que cumple también con la función de vehículo de transporte, reduce su temperatura a lo largo del proceso de secado. Por ello, el sistema es especialmente indicado para productos termosensibles. Puesto que la cantidad de producto contenido en cada momento en el aparato es muy pequeña, el proceso se adapta rápidamente a oscilaciones de humedad o de caudal de producto alimentado. El reducido consumo especifico de calor, la baja incidencia de costes de control y mantenimiento así como la forma constructiva en vertical, que ahorra ocupación en planta de la nave, representan ventajas adicionales de esta familia de aparatos de secado. 5.2.3.2 Características de funcionamiento

El producto húmedo, que en algunos casos proviene de un equipo de mezcla, en el que se reduce la humedad inicial mediante reciclo de producto seco, es introducido a través de un dispositivo de alimentación (esclusa-via de alimentación, o bien esclusa-alimentador centrífugo) al tubo vertical de secado. Arrastrado por los gases calientes, el producto recorre en breves instantes el secadero hasta llegar al separador de producto (ciclón). Cada producto requiere su propio proceso optimizado. Los parámetros decisivos son, entre otros, la reologia del producto, las propiedades de termo-sensibilidad, la humedad inicial y la residual. En muchos casos es necesario aplicar al final del proceso una fase de depuración de gases de alta eficacia, para cumplir con los requerimientos de la administración respecto a la conservación del medio ambiente. Para esta finalidad se dispone de una extensa gama de separadores: filtros electrostáticos, filtros de mangas, ciclones de alta eficiencia y lavadores de gases. Para el secado se dispone de aire caliente, humos de combustión de gas natural o de fuel-oil.. Un ramal de producto seco es reciclado y sirve para disminuir la humedad inicial del producto a alimentar, la separación de sólidos/gas se efectúa en un ciclón.

FIGURA 28.- Esquema básico de funcionamiento de un secador neumático

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5.3 DISEÑO DEL SECADOR N

Un secador neumático completo, consta de muchos componentes, como son: el tubo de secado, el separador de partículas (ciclón), un calentador de aire, una compresora, mezclador, etc. Por tanto es necesario evaluarseparado.

5.3.1. Esquema general

El secado tiene lugar durante el transporte, lgas hacia las partículas de sólidoque no se requieren más deveces se incorpora un pulverizador en el sistema paray a la reducción de tamaño. En la Figura 25.14 se representa los componentes de un secador neumático típico.

FIGURA

Describimos la figura anterior: La alimentación húmeda entra en el mezclador A, donde se mezcla con suficiente cantidad de material seco para que fluya libremente, el material mezclado descarga en un molino de martillos C, a donde es arrastrado con los gases de combustión calientes procedente del horno B. El sólido pulverizado es transportado fuera del molino por la corriente de gas a través de un conducto bastante largo en el que tiene lugar el secado. El gas y el sólido seco se separan en el ciclón D, descargando el gas limpio a través del ventiladorpasando después al clasificador de sólidos G.

DISEÑO DEL SECADOR NEUMÁTICO

Un secador neumático completo, consta de muchos componentes, como son: el tubo de secado, el separador de partículas (ciclón), un calentador de aire, una compresora,

o es necesario evaluar cada uno de estos componentes por

ene lugar durante el transporte, la velocidad de transmisión de calor desde el gas hacia las partículas de sólido suspendido es elevada y el secado es rápido, de forma

más de 3 o 4 segundos para evaporar toda la humedad del sólido. A veces se incorpora un pulverizador en el sistema para proceder simultáneamente al secado

reducción de tamaño. En la Figura 25.14 se representa los componentes de un

FIGURA 29.- Componentes de un secador neumático

Describimos la figura anterior: La alimentación húmeda entra en el mezclador A, donde se mezcla con suficiente cantidad de material seco para que fluya libremente, el material

en un molino de martillos C, a donde es arrastrado con los gases de combustión calientes procedente del horno B. El sólido pulverizado es transportado fuera del molino por la corriente de gas a través de un conducto bastante largo en el que tiene

secado. El gas y el sólido seco se separan en el ciclón D, descargando el gas limpio a través del ventilador E, los sólidos se retiran del ciclón a través del conductopasando después al clasificador de sólidos G.

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Un secador neumático completo, consta de muchos componentes, como son: el tubo de secado, el separador de partículas (ciclón), un calentador de aire, una compresora,

stos componentes por

a velocidad de transmisión de calor desde el suspendido es elevada y el secado es rápido, de forma

3 o 4 segundos para evaporar toda la humedad del sólido. A imultáneamente al secado

reducción de tamaño. En la Figura 25.14 se representa los componentes de un

Describimos la figura anterior: La alimentación húmeda entra en el mezclador A, donde se mezcla con suficiente cantidad de material seco para que fluya libremente, el material

en un molino de martillos C, a donde es arrastrado con los gases de combustión calientes procedente del horno B. El sólido pulverizado es transportado fuera del molino por la corriente de gas a través de un conducto bastante largo en el que tiene

secado. El gas y el sólido seco se separan en el ciclón D, descargando el gas os sólidos se retiran del ciclón a través del conducto F,

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En estos equipos casi siempre es necesario recircular algo de sólido seco y mezclarlo con la alimentación húmeda, esto se logra por medio de un temporizador que acciona una válvula, de forma que durante un período de tiempo determinado retorna sólido seco al mezclador y durante otro período se retira como producto. Generalmente retorna más sólido al mezclador que el que se retira. Relaciones típicas de recirculación son 3 a 4 Ib de sólido retornado por cada libra de producto que se retira del sistema. 5.3.2. Balance general

Un secador neumático consta de muchos dispositivos auxiliares, siendo el secador propiamente dicho, el ducto o tubo donde se secan las partículas con aire caliente; de los balances de masa anteriores se definió que se requiere secar 6321 kg/hora de almidón con un contenido de humedad del 30%, para producir 5000 kg/hora de almidón seco con 12% de humedad, las pérdidas son de 2,5 kg/hora (en el ciclón), la recirculación del sólido seco será de 4 kg por kg retirado, con estos datos hallamos la alimentación de sólidos al secador.

FIGURA 30.- Flujos de materia en el secador

De la razón de recirculación:

s6s7 � 4 s6 � 4 s7 � 4 � 5000 � 20000 C'/%

s2 � s1 � s6 s2 � 6321 � 20000 � 26321 C'/%

Humedad en la corriente f2:

s6/0128 � s1/012, � s2/0127 20000/0.122 � 6321/0.32 � 26321/0127

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67

/0127 � 0.163 5.3.3. Balance de materia

De los cálculos anteriores, la alimentación al secador es de 26321 kg/h, con una humedad del 16.3% en base húmeda.

Donde: Ss: Flujo másico de sólidos secos Gs: Flujo másico de gas seco Y1: Humedad absoluta del gas a la entrada Y2: Humedad absoluta del gas a la salida X1: Humedad inicial del sólido en base seca X2: Humedad final del sólido en base seca Balance de humedad:

t"0, � u"T, � t"07 � u"T7 t"/0, � 072 � u"/T7 � T,2

u" � t" /SvcSw2/xwcxv2 (Ec 7) Datos: Masa húmeda: Mh = 6317 kg/ hora

Humedad inicial del sólido en base húmeda: 30%

Humedad final del sólido en base húmeda: 12%

Humedad relativa: 58 %

En base a (Ec 1):

0, � 0,1631 � 0,163 � 0,195 C' �'k�/C' "ól#� "!�� 07 � 0,121 � 0,12 � 0,136 C' �'k�/C' "ól#� "!��

Se tiene además que:

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68

Sh = Ss(1+X1)

t" � t%1 � 0,

t" � 263211 � 0,195 � 22026 C'/%���

Cálculo de la presión de vapor promedio de la (Ec 3):

yd � eB100 yd@

La presión de vapor del líquido a 23,4 ºC es: 28,78 mb

yd � 58100 � 28,78 � 16,69 �j

Reemplazando en (Ec 2)

T, � 18,02/16,69228,97/1023 � 16,692 � 0,01 kg agua/kg aire seco

Reemplazando en (Ec 7):

u" � 22026 /0,195 � 0,1362/T7 � 0,012

u" � ,3RR/xwcR,R,2 (Ec 8)

5.3.4. Balance de energía.

Para efectuar el balance de energía, definiremos la entalpía del aire como HG y la del sólido por la expresión Hs:

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Entalpía del gas (se definió en la ec 6):

ez Cg/C' ��! "!�� � �;/� � �@2 � Tr@ � /1,005 � 1,88T2/� � �@º�2 � Tr@

Entalpía del sólido:

e{ � �a;/�; � ��2 � �y10/�; � ��2

e{ � /�a; � �y102/�; � ��2

Donde:

Ss: Flujo másico de sólidos secos Gs: Flujo másico de gas seco Y1: Humedad absoluta del gas a la entrada Y2: Humedad absoluta del gas a la salida X1: Humedad inicial del sólido en base seca X2: Humedad final del sólido en base seca TG1: Temperatura de entrada del aire TG2: Temperatura de salida del aire HG1: Entalpía de entrada del aire HG2: Entalpía de salida del aire TS1: Temperatura de entrada del sólido TS2: Temperatura de salida del sólido HS1: Entalpía de entrada del sólido HS2: Entalpía de salida del sólido cPs: Calor específico del sólido cws: Calor específico del agua líquida r@ : Calor latente de vaporización del agua a temperatura de referencia TO: Temperatura de referencia Datos:

Ss = 22026 kg/hora

X1 = 0,195 X2 = 0,136

Y1 = 0,01

Se selecciona un valor básico de TO para el balance de calor, una temperatura conveniente es 0 ºC (32 ºF)

r@ = 2501,4 kJ/kg (1075,4 btu/lbm) a 0 ºC

cws = 4,187 kJ/kgºC

El calor específico del almidón es: 1.22 KJ/Kg ºC, por tanto cPs = 1,22 kJ/kgºC

La temperatura de entrada de los sólidos será la temperatura ambiente: TS1 = 23 ºC

El tiempo de residencia dentro al secador es muy corto, generalmente menos de tres segundos, produciendo el secado superficial casi inmediato, esto hace difícil que se distinga una elevación de temperatura en los sólidos salientes, tomaremos un valor cercano TS2 = 25 ºC

Según sea la sensibilidad del producto en relación con la temperatura, se utilizan temperaturas del aire de entrada que oscilan entre 400 y 1000 ºK , cuando se trata de sólidos sensibles al calor, un

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70

alto contenido inicial de humedad debe permitir el empleo de una temperatura más elevada del aire de entrada. Con este criterio definimos una temperatura media: TG1 = 400 ºC

La temperatura de bulbo seco del gas de salida tomamos: TG2 = 70 ºC

Calculando las entalpías:

ez, � |1,005 � 1,88/0,012}/400 � 02 � 0,01/2501,42 � 434,53 Cg/C' ez7 � /1,005 � 1,88T72/70 � 02 � T72501,4

ez7 � 70,35 � 2633T7

e{, � |1,22 � 4,187/0,1952}/23 � 02 � 46,84 Cg/C' e{7 � |1,22 � 4,187/0,1362}/25 � 02 � 44,74 Cg/C'

Ecuación de balance de energía:

t" e{, � u{ ez, � t" e{7 � u{ ez7

22026/46,842 � u{ /434,532 � 22026/44,742 � u{/70,35 � 2633 T72

2633 u{T7 � 434,53u{ � 46254,6 (Ec 9)

Al resolver simultáneamente las ecuaciones (8) y (9)

T7 � 0,14 kg agua/kg aire seco

u{ � 10000 C' ��! "!��/%���

Flujos de aire húmedo a la entrada y salida del secador:

un, � u{/1 � T,2 � 10100 C'/%

un7 � u{/1 � T72 � 11400 C'/%

5.3.5. Procedimiento de cálculo

En lo referente al diseño de la instalación, debido a la gran cantidad de parámetros diferentes que intervienen en el proceso, el cálculo riguroso de un sistema de transporte neumático es de enorme complejidad, ya que además de tener en cuenta variables como la densidad del producto, el caudal a transportar y el trazado de la tubería de transporte, es necesario considerar las características físico-químicas del material a transportar.

Así pues, en las fórmulas de cálculo de las condiciones de la tubería, entran en juego una serie de parámetros específicos que solo se pueden obtener a través de métodos experimentales.

Es por ello, que la pretensión del siguiente diseño no va más allá de ofrecer un método sencillo, rápido y lo suficientemente aproximado como para poder hacer una previsión de una serie de características generales del transporte en fase diluida, como pueden ser la capacidad requerida del compresor o soplante, el consumo de aire y el diámetro de las conducciones.

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Hallando el requerimiento de aire

Volumen húmedo a la entrada a partir de Ec 5, a 23 ºC:

mn � 22,41273 � 296 � / 128,97 � 118,02 0,012

mn � 0,85 �3/C' aire seco

Caudal de aire a la entrada:

�z � ut mn �z � 10000 � 0,85 � 8500 �3/%���

�z � 8500 �3% � 1000 l1 �3 � 1 %60 � � 141667 l�/�

Datos iniciales para el dimensionamiento

Es necesario conocer la densidad aparente del material, así como su granulometría, de las Tablas I y II de Revista Ingeniería Química (www.alcion.es) se recogen los valores de la velocidad mínima de transporte y la densidad máxima de la mezcla según su densidad aparente y granulometría.

Con los datos iniciales del producto, se localiza un material de similares características en dicha tabla, y se extraen los valores de ~:>A y �:<� admisibles.

Estos datos, que se suponen al comienzo de la conducción, sirven para el cálculo del índice de transporte según:

�@ � ~:>A �:<� (Ec 10)

La densidad del almidón viene a ser de 400 a 800 kg/m3 y diámetro preferible de 104 ��, observando entonces la tabla se tiene que nuestro sólido se asemeja a la sílice cuya ~:>A es 6 m/s y �:<� de 80 kg/m3.

El valor de �:<� viene a ser la densidad máxima de mezcla para lograr el transporte del material en una corriente de aire, sin embargo para un secador neumático, la densidad de mezcla debe ser aquella que garantice los requerimientos de aire caliente para el producto, esto lo podemos encontrar a partir de los flujos de aire y sólidos calculados en los balances de masa y energía:

t% � 26321 C'/%

�z � 8500 �3/%���

El volumen de los sólidos:

m" � t"�{ � 26321800 � 33 �3/%���

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La densidad de mezcla:

� � t%�z � m"

� � 263218500 � 33 � 3 C'/�3

Luego:

� � 6 � 3 � 18 C'/�7"

Cálculo del diámetro interno de la conducción

Aplicando el valor del índice de transporte para el cálculo del diámetro interior medio de la conducción, se tiene:

� � � �,5.�.� (Ec 11)

Donde w viene a ser el flujo de sólidos en la alimentación en kg/min, se especifico anteriormente que la alimentación era 26321 kg/hora es decir 439 kg/min.

� � � 43915. �. 36 � 0,72 � Se ha determinado una velocidad mínima de sólidos de 6 m/s, un cálculo prudente aconseja mantener una velocidad media de aproximadamente el doble de la mínima admisible al comienzo de la conducción, para evitar que la velocidad de transporte alcance valores inferiores a la velocidad crítica, es decir:

~: � 2~:>A � 12 �/"

A lo largo del recorrido, el fluido portador (aire comprimido) sufre una expansión gradual y continua, de modo que la velocidad de las partículas aumenta con la velocidad del fluido portador, mientras que la relación � disminuye.

El índice de transporte es un valor que se supone constante a lo largo de todo el recorrido de la conducción y, por tanto, se considerará:

� ) ~:�: (Ec 12)

Luego:

�: � �~: � 1812 � 1,5 C'/�3

Hallando el consumo de calor Se comunica calor a un secadero con los siguientes objetivos: 1. Calentar la alimentación (sólidos y líquidos) hasta la temperatura de vaporización. 2. Vaporizar el líquido. 3 . Calentar los sólidos hasta su temperatura final. 4 . Calentar el vapor hasta su temperatura final.

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73

Las etapas 1, 3 y 4 son con frecuencia despreciables en comparación con la 2. En el caso más general la velocidad global de transmisión de calor se puede calcular en la forma que se indica a continuación: �� � u{/1 � T,2�{/�z, � �z72 (Ec 13) Reemplazando en la (Ec 4)

�{ � 1,005 � 1,88/0.012 � 1,02 &gC' ��!º&

u{ � 10000 C' ��! "!��%���

TG1=400 ºC

TG2=70 ºC

�� � 10000 � /1 � 0,012 � 1,02 � /400 � 702

�� � 3399660 &g/%���

Cálculo de la longitud de la tubería de secado

Una de las maneras como se puede calcular el tamaño, para fines de estimación, consiste en aplicar el concepto de transferencia volumétrica de calor, como se hace en los secadores rotatorios. (Ref 10)

La desecación directa de un secador rotatorio de calor directo se expresa mejor como un mecanismo de transmisión de calor, como sigue:

�� � ��m/∆�2: (Ec 14)

En donde ��= calor total transmitido, Ua = coeficiente volumétrico de transmisión de calor, V = volumen del secador y /∆�2: = diferencia de la temperatura media real entre los gases calientes y el material.

Los secaderos rotatorios se diseñan basándose en la transmisión de calor. Según la tabla 4-10 (Diseño y economía de los procesos de ingeniería química, Ulrich) puede obtenerse un coeficiente global aproximado de transferencia de calor, de gases a sólidos, donde: �� � 2000 g/" �3º&

Por lo que nuestra ecuación quedaría de la manera siguiente:

�� � 2000 �4 �7�/∆�2: � 1 Cg1000g � 3600"1 %

�� � 5655 �7�/∆�2: (Ec 12)

En donde Qt= calor transmitido en KJ/h; L= longitud del secador en m; D= diámetro del secador en m, y /∆�2: = es la diferencia media logarítmica de temperatura entre gas y el sólido en todo el secador:

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(Ec 15)

Encontrando /∆�2:

/∆�2: � /400 � 232 � /70 � 252l|/400 � 232//70 � 252} /∆�2: � 156 º�

Reemplazando en (Ec 12)

3399660 � 5655 � /0,7227 � � � 156

Despejando L: � � 7,43 �

Definimos una longitud de L = 7,5 m

Selección del material adecuado

Se propone utilizar como material del ducto principal acero inoxidable, ya que se manipulará un producto húmedo, con gases de altas temperaturas y exigente en cuanto a higiene, por tratarse el almidón de un producto alimenticio.

Todos los aceros inoxidables contienen el cromo suficiente para darles características de inoxidables. Muchas aleaciones inoxidables contienen además níquel para reforzar aun más su resistencia a la corrosión. También los aceros inoxidables se oxidan, pero en vez de óxido común, lo que se forma en la superficie es una tenue película de óxido de cromo muy densa que constituye una coraza contra los ataques de la corrosión. Sin embargo, en la misma familia de los aceros inoxidables la resistencia a la corrosión varía considerablemente de un tipo al otro. En el grupo al cromo níquel, los tipos 1.4310 y 1.4319 (AISI 301 y 302) son menos resistentes a la corrosión que los tipos 1.4401 (AISI 310 y 316). En el grupo más sencillo al cromo (sin níquel), los tipos 1.4006 (AISI 405 y 410) son menos resistentes a la corrosión que los tipos 1.4016 (AISI 430 y 442). La utilización de los aceros al cromo (serie AISI 400) para fines industriales se debe principalmente a las condiciones de resistencia a la oxidación. Un acero con un 12% de cromo desarrollará una película de óxido superficial al cabo de varias semanas de exposición a una atmósfera industrial. La película, una vez formada, actúa como barrera contra la corrosión más pronunciada, pero si se ha de tener en cuenta la apariencia del metal, los tipos 1.4006 (AISI 410 y 405) pueden resultar objetables. En virtud de lo expuesto anteriormente, se procurará reducir la corrosión, por lo que el material a utilizar será acero inoxidable AISI 316. Cálculo del espesor de chapa

Para determinar el espesor de chapa se requieren como parámetros de entrada el tipo de material a usar, las dimensiones y las presiones que va a soportar el material. Las

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presiones que soportará el material son la suma de la presión ejercida por el compresor y la presión térmica.

Para el cálculo de la presión ejercida por el ventilador, debemos estimar las pérdidas de carga que debe vencer. Las diferentes resistencias que debe de vencer el flujo de material a través de la tubería de transporte se pueden clasificar como sigue:

a) Aceleración de la mezcla en la tubería

La energía necesaria para la aceleración de las partículas d3esde el reposo hasta la velocidad de transporte se puede calcular mediante la expresión:

�, � r, ~: �

Donde r, es un coeficinete que debe ser calculado experimentalmente, aunque para el presente cálculo será suficiente tomarlos valores indicados en la tabla 2.

Observando la tabla 2 de la revista, se tiene un valor de r, � 1 para la sílice, reemplazando:

�, � 1 � 12 � 18 � 216 y�

b) Rozamiento de las partículas contra las paredes de la tubería

De la semejanza ente el flujo de la mezcla aire/polvo y la de un fluido en régimen turbulento, se extrae la expresión:

�7 � r7 ~: � ��

Donde r7 es un coeficiente que depende de las características del producto, de la tubería y de la densidad de la mezcla, y que debe ser obtenido experimentalmente.

La figura 2, construida con los resultados de un gran número de ensayos, es una herramienta válida para la obtención del coeficiente r7, obteniéndolo de esta manera se tiene que r7 � 0,015 Reemplazando:

�7 � 0,015 � 12 � 18 � 7,50,72 � 34 y�

c) Cambios de dirección

Haciendo el planteamiento similar al del caso anterior, se obtiene la expresión:

�3 � r3 ~: � C

Válida para cambios de dirección de 90º, donde r3 es un coeficiente que depende de la relación “radio de la curvatura/diámetro interno de la tubería” y que se puede obtener de la figura 3, k es el número de cambios de dirección, podemos establecer una relación de 5, con ello vemos que r3 � 0,25, se puede notar que en recorrido de nuestro producto tendremos solo un cambio de dirección, por tanto:

�3 � 0,25 � 12 � 18 � 1 � 54 y�

d) Fuerzas gravitacionales

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La energía necesaria para la elevación del producto desde una cota inicial hasta una cota final, que viene a ser la longitud L, viene determinada por la expresión:

�4 � �:� '

Remplazando: �4 � 1,5 � 7,5 � 9,81 � 110 y�

e) Separador

A las pérdidas de carga anteriores, se debe añadir la provocada por el elemento separador o filtro, colocado al final de la instalación, en nuestro caso un ciclón cuya caída de presión se analiza posteriormente, en la parte del diseño del ciclón, y que dio como resultado:

�5 � 600 y�

Por tanto la pérdida de carga total y suponiendo que la presión al final del recorrido es la atmosférica:

∆y � 216 � 34 � 54 � 110 � 600 � 1014 y� ∆y � y, � y7

y7 � y<�: � 102300 y� y, � 1014 � 102300 � 103314 y�

La presión ejercida por el fluido debido a la expansión térmica a 400 ºC puede calcularse por:

y � �B�m � � un,B�~:��

y � 101003600 � 8314 � 67312 � �4 /0,7227 � 28,7 y � 111950 y�

La diferencia de presión sería:

∆y� � 111950 � 102300 � 9650 y� Diferencia de presión total:

∆y � 1014 � 9650 � 10664 y� Luego el espesor de chapa viene dado por la siguiente expresión:

� � a �J �b��cR,8a (Ec 16) Donde: P= presión, r= radio del conducto, e =coeficiente de junta (tomamos 0,85), el �<?: se obtiene a partir del del esfuerzo de fluencia del material afectado por un coeficiente de seguridad (tomamos 2)

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�<?: � ���t Para acero inoxidable AISI 316 ��=413,54 N/mm2

�<?: � 413,54 2 ���7 � /1000��2721 �7 � 2,07 � 10p y� Calculando:

� � 10664/0,362 0,85/2,07 � 10p2 � 0,6/106642 � � 2,2 � 105 �

El espesor hallado es el mínimo, estableceremos un espesor de chapa de 1 mm

Cálculo del compresor necesario

La presión media a lo largo de la conducción será:

y: � y, � y72 � 102807 y� De sta forma, las condiciones de densidad de mezcla aire/polvo, así como su velocidad en la tubería, al inicio y al final del recorrido se determinan a partir de:

�, � �: y,y: � 1,5 � 103314102807 � 1,51 �7 � �: y7y: � 1,5 � 102300102807 � 1,49

~, � ��, � 181,51 � 11,9 �/" ~7 � ��7 � 181,49 � 12,1 �/"

La potencia consumida por el ventilador viene determinada por la siguiente expresión:

y��!�� � ∆a��w� dv,R� (Ec 17)

y��!�� � 1014 �/0,72274 11,9103

y��!�� � 4,91 C-= 7 HP

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5.4. DISEÑO DEL CICLÓN

Los ciclones remueven el material particulado de la corriente gaseosa, basándose en el principio de impactación inercial, generado por la fuerza centrífuga. La figura 10.1 muestra el movimiento de las partículas mayores hacia las paredes del ciclón debido a la fuerza centrífuga.

FIGURA 31.- Movimiento de las partículas en un ciclón

El ciclón es esencialmente una cámara de sedimentación en que la aceleración gravitacional se sustituye con la aceleración centrifuga.

Los ciclones constituyen uno de los medios menos costosos de recolección de polvo, tanto desde el punto de vista de operación como de la inversión. Estos son básicamente construcciones simples que no cuentan con partes móviles, lo cual facilita las operaciones de mantenimiento; pueden ser hechos de una amplia gama de materiales y pueden ser diseñados para altas temperaturas (que ascienden incluso a 1000 °C) y presiones de operación.

Los ciclones son un dispositivo de control de material particulado bastante estudiado, el diseño de un ciclón se basa normalmente en familias de ciclones que tienen proporciones definidas.

Las principales familias de ciclones de entrada tangencial son:

· Ciclones de alta eficiencia.

· Ciclones convencionales.

· Ciclones de alta capacidad.

Los márgenes de la eficiencia de remoción para los ciclones, están con frecuencia basados en las tres familias de ciclones, es decir, convencional, alta eficiencia y alta capacidad. La tabla 19 presenta el intervalo de eficiencia de remoción para las diferentes familias de ciclones.

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CUADRO 19.- Intervalo de eficiencia de remoción para las diferentes familias de ciclones.

Las partículas de almidón tienen un diámetro de 105 ��, por lo que pueden obtenerse buenas eficiencias de remoción y por las condiciones de operación nos decidimos a usar un convencional. Los ciclones de convencionales están garantizados solamente para remover partículas mayores de 20 µm, aunque en cierto grado ocurra la colección de partículas más pequeñas.

La figura 20 identifica las principales dimensiones del ciclón de entrada tangencial. El diámetro del ciclón identifica la dimensión básica de diseño, todas las demás dimensiones simplemente son una proporción del diámetro del ciclón.

FIGURA 20.- Esquema básico de un ciclón

A continuación se presentan las relaciones y características de los ciclones convencionales.

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CUADRO 20.-Relaciones y características de los ciclones convencionales

El procedimiento general de diseño es el siguiente:

· Selección del tipo de ciclón:

Como el 95% de las partículas esta por debajo de 104 µm, se requiere un ciclón de alta eficiencia. Por lo tanto seleccionamos un ciclón de la familia de ciclones convencionales (Tabla 10.2). Seleccionamos un ciclón Lapple.

· Cálculo del diámetro del ciclón:

Para calcular el diámetro del ciclón se define una velocidad de entrada, para este caso la velocidad de entrada es 12 m/s. Con este valor y el caudal de mezcla entrante se puede determinar el diámetro del ciclón y las otras dimensiones con base en las relaciones establecidas para las familias de ciclones (Tabla 20).

Volumen húmedo a la salida partir de Ec 5, a 70 ºC:

mn � 22,41273 � 343 � / 128,97 � 118,02 0,012

mn � 0,988 �3/C' aire seco

Caudal de aire a la entrada:

�z � ut mn �z � 10000 � 0,988 � 9880 �3/%���

� � �z � �{ � 9880 � 33 � 9913 �3/%��� � � 9913 �3

% � 1 %3600 " � 2,754 �3/%

Área del ducto de entrada:

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��!� � �~ � 2,75412 � 0,23 �7

Área del ducto de entrada = � � j Para un ciclón Lapple (Tabla 20):

Altura de entrada al ciclón (a): a = 0,5 Dc

Ancho de entrada al ciclón (b): b = 0,25 Dc

� � j � 0,75�� � 0,375�� � 0,23 �7 Entonces:

�� � � 0,230,5 � 0,25 � 1,36 � Las otras dimensiones se hallan con base en las proporciones propuestas:

Altura de entrada al ciclón (a): a = 0,5 Dc

a = 0,5 (1,36) = 0,68 m

Ancho de entrada al ciclón (b): b = 0,25 Dc

b = 0,25 (1,36) = 0,34 m

Altura de salida del ciclón (S): S = 0,625 Dc

S = 0,625 (1,36) = 0,85 m

Diámetro de salida del ciclón (Ds): Ds = 0,5 Dc

Ds = 0,5 (1,36) = 0,68 m

Altura parte cilíndrica del ciclón (h): h = 2 Dc

h = 2 (1,36) = 2,72 m

Altura parte cónica del ciclón (z): z = 2 Dc

z = 2 (1,36) = 2,72 m

Altura total del ciclón (h): H = 4,0 Dc

H = 4,0 (1,36) = 5,44 m

Diámetro salida del polvo (B): B = 0,25 Dc

B = 0,25 (1,21) = 0,34 m

Estimación de la caída de presión

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La caída de presión es un parámetro importante debido a que relaciona directamente los costos de operación. La caída de presión en un ciclón puede deberse a las perdidas a la entrada y salida, y perdidas de energía cinética y fricción en el ciclón. Las pérdidas de presión menores a 2488.16 pascales (10 in H2O) son generalmente aceptadas. Una de las ecuaciones para calcular la pérdida de presión en un ciclón es la desarrollada por Shepherd y Lapple.

(Ec 18)

En la cual:

DP = Caída de presión en el ciclón, Pa.

r = Densidad del gas portador, kg/m3.

Vi = Velocidad de entrada del gas en el ciclón, m/s.

NH = Número de cabezas de velocidad a la entrada del ciclón.

El número de cabezas de velocidad a la entrada del ciclón se puede hallar con la siguiente ecuación:

(Ec 19)

En la cual:

K = Constante, toma el valor de 16 para entrada tangencial.

Calculando la caída de presión del ciclón:

- Número de cabezas de velocidad (Ecuación 19):

�n � 16 � 0,68 � 0,340,687 � 8

- Caída de presión (Ecuación 18):

Densidad del aire a 1023 mb (102300 Pa) y 70 ºC (343 ºK)

� � y �B � � 102300 � 298314 � 343 � 1,04 C'/�3

∆y � 12 � 1,04 � 127 � 8 � 600 y�

5.5. DISEÑO DEL CALENTADOR

Para el proceso de calentamiento del aire, usaremos un intercambiador de calor de tubo y coraza, una descripción general de este tipo de intercambiador se presenta a continuación:

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Descripción de los intercambiadores de tubo y coraza Un intercambiador de calor se puede describir de un modo muy elemental como un equipo en el que dos corrientes a distintas temperaturas fluyen sin mezclarse con el objeto de enfriar una de ellas o calentar la otra o ambas cosas a la vez. El intercambiador de calor es uno de los equipos industriales más frecuentes. Prácticamente no existe industria en la que no se encuentre un intercambiador de calor, debido a que la operación de enfriamiento o calentamiento es inherente a todo proceso que maneje energía térmica en cualquiera de sus formas. Existe mucha variación de diseños en los equipos de intercambio de calor. En ciertas ramas de la industria se han desarrollado intercambiadores muy especializados para ciertas aplicaciones puntuales. Para nuestros requerimientos usaremos un intercambiador de tubos y coraza que se muestra en la figura siguiente:

FIGURA 21.- Esquema representativo de un intercambiador de tubo y coraza

Los intercambiadores de tipo haz de tubos y coraza se usan para servicios en los que se requieren grandes superficies de intercambio, generalmente asociadas a caudales mucho mayores de los que puede manejar un intercambiador de doble tubo. En efecto, el intercambiador de doble tubo requiere de un considerable consumo de espacio. La solución consiste en ubicar los tubos en un haz, rodeados por un tubo de gran diámetro denominado coraza. De este modo los puntos débiles donde se pueden producir fugas, en las uniones extremo de los tubos con la placa, están contenidos en la coraza. Tubos para intercambiadores de calor Estos se encuentran disponibles en varios metales, los que incluyen acero, acero inoxidable, cobre, etc. Se pueden obtener en diferentes grosores de pared, el área que poseen estos tubos representan el área de transferencia de calor que posee el intercambiador. Espaciado de los tubos

Los orificios de los tubos no pueden taladrarse muy cerca uno del otro, ya que una franja demasiado estrecha de metal entre los tubos adyacentes, debilita estructuralmente el cabezal de tubos o espejo. Los tubos se colocan en arreglos ya sea triangulares o cuadrados, tal como se muestran en la siguiente figura. La ventaja del espaciado cuadrado

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es que los tubos son accesibles para limpieza externa y tienen pequeña caída de presión cuando el fluido fluye en la dirección indicada en la figura siguiente.

Corazas

Las corazas se fabrican en tuberías de acero. El diámetro varía de acuerdo a las dimensiones de diseño del equipo, del mismo modo, el grosor de las paredes de la coraza, aumentando este de acuerdo a las presiones de operación y a las condiciones de corrosión del sistema para así aumentar la vida útil del equipo.

Cabezal, Espejo o Placa

Es la pieza metálica de la que se sujetan los tubos, esta debe ser de un material similar al de los tubos para evitar la corrosión galvánica y debe tener un espesor considerable para soportar las condiciones de operación (presión, temperatura y corrosión).

Diseño del intercambiador

Para el diseño del intercambiador debe conocerse los flujos, dirección de las corrientes, diferencias de temperaturas, coeficientes de transferencia de calor, etc.

Para el presente proyecto se propone un flujo a contracorriente.

La cantidad de calor intercambiada puede expresarse como:

� � u � /∆�2G<; � � � /∆�2: (Ec 20)

Donde G es el flujo másico del gas, c es el calor específico del gas, /∆�2G<; la diferencia de temperaturas, A el área de intercambio de calor, U el coficiente global de transmisión de calor y /∆�2:

Con respecto a la diferencia de temperaturas indicada en la ecuación anterior entre los fluidos que intercambian calor, hemos de tener en cuenta que esta diferencia varía continuamente desde uno a otro extremo del cambiador, y será necesario operar con un valor medio adecuado, debe usarse una media logarítmica de esta manera:

/∆�2: � ��O, � ��,� � ��O7 � ��7�ln |��O, � ��,���O7 � ��7�}

Esta es la representación gráfica de las diferencias de temperatura:

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Los datos que disponemos son los siguientes:

Fluido caliente: Vapor de agua sobrecalentado

Fluido frío: Aire

Temperaturas de entrada y salida del fluido frío:

Tf1= 23 ºC

Tf2= 400 ºC

Temperaturas de entrada y salida del fluido caliente:

Tc1= 500 ºC

Tc2= 150 ºC

/∆�2: � /150 � 232 � /500 � 4002l|/150 � 232//500 � 4002} � 113 º� Flujo másico de aire: u � 10100 C'/% Capacidad calorífica del aire: � � 1,02 ¡¢FG º¡ Coeficiente global de transferencia de calor (U): 28 - 280 J/m2sºK (Holman)

Seleccionamos: � � 280 ¢:w; � , ¡¢,RRR ¢ � 38RR ;, H � 1008 ¡¢:wH Diámetro de los tubos: Para el diseño usaremos tubos de 2”

Diámetro externo 5,08 cm

Diámetro interno 4,526 cm

De Ec 20: � � z O /∆£2¤b¥¦ /∆£2�

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� � 10100 � 1,02 � /500 � 2321008 � 113

A=43 m2

� � � �� �� �� � 43� 0,0508 � 269 �

Esta es la longitud total de los tubos, podemos establecer que sean 100 tubos, entonces la longitud de cada tubo será:

l � 269100 ) 2,7 �

Generalmente el 25% de la sección de la coraza, está ocupada por los tubos, de esta manera:

t� � �4 /0,050827 � 100 � 0,2 �7 La sección de la coraza

tO � 0,20,25 � 0,8 �7 Diámetro de la coraza

�O � �4 � 0,8� � 1 �

Sobredimensionando un 20%: Dc = 1,2 m

5.6. CÁLCULO DE LOS REQUERIMIENTOS DE COMBUSTIBLE

Para la evaporación del agua, se utilizará una caldera de vapor que emplee gas natural como combustible, para hallar los requerimientos del combustible, es necesario, determinar la energía necesaria para obtener vapor sobrecalentado a 500 ºC a partir de agua líquida a 23ºC.

Hallando los requerimientos de agua:

De la Ec 20

� � u � /∆�2G<; � u� �� /∆�2� (Ec 21)

u� � u � /∆�2G<;�� /∆�2�

Donde Gw es el flujo másico del vapor de agua, cw y /∆�2� la capacidad calorífica y la diferencia de temperaturas del vapor de agua respectivamente.

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u� � 10100 � 1,02 � /400 � 232 1,88 � /500 � 1502 � 5903 C'/%��� La cantidad de calor que se debe suministrar al agua para que se convierta en calor, es la suma del calor sensible más el calor latente de vaporización, por tanto:

�� � u�§�¨/�J© � �@2 � r � ��/�� � �J©2ª (Ec 22) Donde cL es el calor específico del agua líquida = 4,187 kJ/kg, cw el calor específico del vapor = 1,88 kJ/kg, Teb es la temperatura de ebullición del agua; tomamos Teb = 100ºC; r el calor latente de vaporización a la temperatura de ebullición (2255 kJ/kg), To y Tf las temperaturas inicial (23ºC) y final respectivamente (500ºC).

Reemplazando:

�� � 5903|4,187/100 � 232 � 2255 � 1,88/500 � 1002} �� � 19653442 Cg/%���

Para encontrar las necesidades de gas natural, definimos el concepto de poder calrífico como la energía liberada por la combustión completa de 1 kg de combustible, para el gas natural la bibliografía define que es de 44000 kJ/kg, las necesidades de gas entonces se pueden calcular por:

uG<; A<� � «¬a­ (Ec 23)

uG<; A<� � 1965344244000 � 467 C'/%���

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CAPITULO VI

ORGANIZACIÓN Y PLANIFICACION

6.1. Organización.

La organización de la empresa es muy importante para que tenga un eficiente trabajo en todas las secciones de la fábrica, para ello luego de un análisis se tiene una estructura de organización, que se acomoda a las condiciones de el presente proyecto; para tener un mayor rendimiento, se debe colocar a cada persona en el lugar adecuado, de acuerdo a las condiciones y necesidades del puesto de trabajo, y habilidades y conocimientos de la persona, para obtener buenos resultados.

El proyecto adoptara una forma de organización que se adecuara al marco de operación empresarial de nuestro país, persona jurídica de derecho privado de naturaleza mercantil o comercial, con la finalidad de producir un excelente producto.

6.1.1. Organización de la Empresa.

La organización es para lograr una adecuada distribución del personal en relación hombre-empresa para el normal desarrollo de las actividades industriales, comerciales y laborales, mediante el trabajo en equipo orientado al cumplimiento de las metas trazadas para la producción.

El personal se clasificará en niveles de categorías de la siguiente forma:

• Nivel directivo (Socios, gerencia).

• Nivel de gestión (Administración).

• Nivel operativo (Operarios)

6.2. Funciones Generales.

6.2.1. Socios y/o Accionistas.

La administración y dirección del proyecto estará a cargo de los socios y/o accionistas, de la misma manera designara al gerente general quien dirigirá las actividades de la empresa, asimismo elegirá el representante del mismo, y este a su vez lo representará ante las organizaciones industriales, comerciales y judiciales.

6.2.2. Gerencia General.

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Es la autoridad máxima representativa dentro la empresa, que estará encargada de planear, organizar, dirigir, coordinar y controlar la buena marcha de la empresa mediante la aplicación de estrategias para el logro de los objetivos trazados.

6.2.3. Área de Administración.

Las labores de administración está a cargo de un encargado administrativo, dependiente directamente del gerente general, realizando el manejo contable, análisis de costos, planillas de sueldos y otros afines, cuyo dictamen es de conocimiento y aprobación del directorio y la gerencia de la planta.

6.2.4. Área de Logística y Producción.

Esta área estará encargada de la compra de materia prima e insumos requeridos por el proyecto, controlar su norma abastecimiento y stock de seguridad, así como también de todo lo relacionado con la ejecución del proceso productivo: cumplimientos de programas de producción; requerimiento de mano de obra; controles de calidad; mantenimiento de equipos y seguridad industrial.

6.2.5. Área de Comercialización.

Esta área estará encargada de ofertar los productos al mercado para lo cual organizará y ejecutará el programa de comercialización y ventas del producto, coordinará el programa de producción de acuerdo al programa de ventas y asumirá las funciones de relaciones públicas. Depende de la gerencia general y esta jefaturizada por una persona, supervisado constantemente por el gerente general.

Los órganos de apoyo como son la Asesoría Legal y contadores, que tienen carácter temporal y a los cuales se solicitará su apoyo toda vez que sea necesario.

6.3. Requerimiento de mano de obra.

El proyecto requiere de la identificación y cuantificación del personal, para determinar el costo de remuneración por etapas en la fase de operación. Se considera la mano de obra directa e indirecta. Los requerimientos de mano de obra se evaluaron para las diversas áreas de producción del proyecto en relación con la producción de productos. Al evaluar las necesidades de mano de obra. Se tomo como punto de partida la lista de operaciones realizadas en cada una de las áreas, así como la cantidad a producir.

6.3.1. Disponibilidad de Mano de Obra.

La disponibilidad y cercanía del mercado laboral es suficiente en cuanto a cantidad de mano de obra, la que con un corto entrenamiento puede desempeñar sus funciones en forma eficiente.

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6.3.2. Selección de Mano de Obra.

La selección del personal se llevara a cabo tomando en cuenta el grado de instrucción como criterio básico; que sigue la siguiente clasificación:

CUADRO 20.- Clasificación Y Remuneración de Personal

Categoría Requisitos Promedio (USD/mes)

I Formación profesional 700-800

II Formación profesional técnico superior 400-600

III Personal técnico mano de obra calificada 200-300

IV Mano de Obra no calificada 150-200

Fuente: Elaboración propia

6.3.3. Mano de Obra Indirecta.

El personal requerido para la administración y el buen funcionamiento del proyecto en sus diferentes áreas es el siguiente:

6.3.3.1. Área de Administración.

• Gerente general

• Administrador

• Comercializador

• Secretaría

• Portero

6.3.3.2 Área de Producción.

• Jefe de planta

• Control de calidad

• Mantenimiento

• Responsable de almacén de productos

6.3.4. Mano de Obra Directa.

El personal para la producción de la planta, que está directamente relacionada con la fase productiva, corresponde a este grupo, la asignación de tareas y la cantidad de las mismas queda determinada por el jefe de planta.

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6.4. Organigrama.

La estructura orgánica en la figura 22 representa el organigrama estructural que contiene las divisiones de la nueva empresa, que asume la forma vertical:

FIGURA 22.- Organización de la Empresa

SOCIOS/PROPIETARIOS

GERENTE GENERAL

ASESORIA LEGAL

CONTROL DE CALIDAD

SECRETARIA

JEFE DE PRODUCCION COMERCIALIZACION ADMINISTRADOR

PROMOTORES MANTENIMIENTO ENCARGADO

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CAPITULO VII

ASPECTOS ECONOMICOS – FINANCIEROS DEL

PROYECTO

7.1. Introducción.

En este capítulo se analiza la información que proveen los estudios de mercado, ingeniería y organizacional, en función a la localización de la planta, para definir la cuantía de las inversiones de este proyecto debe sistematizarse, a fin de ser incorporada como un antecedente más en la proyección del flujo de caja proyectado que posibilite la evaluación del proyecto y posterior análisis de sensibilidad.

7.2. Inversiones.

Las inversiones del proyecto, son todos los gastos efectuados antes y durante la producción, se pueden agrupar en dos tipos:

• Inversión de capital Fijo.

• Capital de Trabajo.

7.2.1. Inversión de Capital Fijo.

Son todas aquellas que se realizan en los bienes tangibles que se utilizaran en el proceso de transformación de los insumos o que sirvan de apoyo a la operación normal del proyecto.

El capital fijo puede subdividirse en inversión de capital fijo para la producción e inversión de capital fijo no relacionado directamente con la producción.

El costo de capital fijo directamente relacionado con la producción, engloba el capital necesario para adquirir e instalar los equipos destinados al proceso, con todos los servicios auxiliares necesarios para el funcionamiento del proceso completo, como las cañerías, los instrumentos, las aislaciones, fundaciones y preparación del terreno.

El capital fijo necesario para los gastos generales de la construcción y para todos los componentes de la planta no vinculados directamente con la operación del proceso se denomina inversión de capital fijo no directamente relacionado con la producción. Se incluyen: el terreno, las obras civiles de la planta, las oficinas administrativas y otras, los laboratorios, los medios de transporte, las instalaciones para la expedición y la recepción,

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los servicios auxiliares, los sistemas de iluminación de efluentes, los talleres y otras partes permanentes de la planta.

Los gastos generales de la construcción están formados por gastos de oficina y supervisión en la obra, los gastos de oficina en la sede central, de ingeniería, costos de construcciones varias, honorarios del contratista y eventuales. En ciertos casos, los gastos generales de la construcción se reparten entre la inversión de capitla fijo para la protección y la inversión de capital fijo no relacionado directamente con la producción.

Las inversiones fijas se estiman por un método que requiere la determinación del costo del equipo entregado. A continuación, los restantes rubros del costo directo e indirecto se estiman como porcentajes del costo total de los equipos, aplicando este método determinamos los costos de los equipos, para luego estimar los costos directos e indirectos:

CUADRO 21.- Tabla Equipos

Especificación Cantidad

Costo unitario

(USD) Costo total

(USD)

Balanza 1 500 500

Elevador de cangilones 1 6800 6800

Transportador de banda 2 1500 3000

Transportador sinfín 2 3800 7600

Lavadora 1 704000 704000

Trozadora 1 105000 105000

Molino de martillos 1 813400 813400

Filtro centrífuga 1 293200 293200

Extractor 1 500000 500000

Ventilador 1 15000 15000

Caldero 1 855100 855100

Secador neumático 1 16000 16000

Bombas centrífugas 3 5200 15600

TOTAL EQUIPOS 3335200

A continuación se muestra las estimaciones de las inversiones fijas requeridas para las etapas iniciales del proyecto, aplicando el método antes descrito:

CUADRO 22.- Inversiones Fijas

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Detalle Inversiones

Equipo adquirido 3335200

Inatalación del euipo adquirido 1300728

Instrumentación y controles 433576

Cañerías y tuberías 1033912

Inastalaciones eléctricas 333520

Obras civiles 967208

Mejoras del terreno 333520

Terreno 200112

Total costos directos 7937776

Ingeniería y supervisión 1067264

Gastos de construcción 1133968

Honorarios del contratista 600336

Eventuales 1200672

Total costos indirectos 4002240

Inversión de Capital Fijo 11940016

7.2.2. Capital de Trabajo.

La inversión en capital de trabajo constituye el conjunto de recursos necesarios, para la operación normal del proyecto durante un ciclo productivo. Esto se refiere a que se financia la primera producción, antes de recibir ingresos.

Desde el punto de vista práctico está representado por el capital adicional (distinto de la inversión en activo fijo), que permite realizar inversiones a corto plazo en la compra de la materia prima, materiales directos e indirectos, mano de obra directa e indirecta, gastos de administración y comercialización, costos de servicios auxiliares, etc.

La mayoría de las plantas químicas utilizan un capital de trabajo que representa entre el 10 y el 20 por ciento de la inversión total. Esto equivale a un 74 % del costo de los equipos, por tanto el capital de trabajo será:

®¯°±²¯³ ²´¯µ¯¶· � ¸, ¹º � »»»¼½¸¸ � ½º¾¿¸º¿ ÀÁÂ

7.2.3 Inversión total de capital

La inversión total de capital, es el monto real a invertir para llevar a cabo la implantación real del proyecto, es la suma de la inversión de capital fijo y el capital de trabajo:

ÃÄÅƴDZóÄ ²·²¯³ ÈÆ É¯°±²¯³ � ʺº¸¿¸¾º /ÀÁÂ2 Este monto es la inversión que requerimos para llevar adelante el proyecto.

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BIBLIOGRAFÍA

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8. MOKATE KAREN; “Evaluación Financiera de Proyectos de Inversión”

9. OCON JOAQUIN, TOJO GABRIEL; “Problemas de Ingeniería Quimica”

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11. PETERS M. S. “Diseño de plantas y Economía para Ingenieros Químicos”

12. REVISTA INGENIERÍA QUÍMICA; www.alcion.es; “Cálculo básico de una instalación de

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13. TREYBAL ROBERT E.; “Operaciones de Transferencia de Masa”

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